一种复合壳聚糖材料及其制备方法和用图
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医用材料技术领域，尤其涉及一种复合壳聚糖材料及其制备方法和用 途。
【背景技术】
[0002] 壳聚糖（chitosan)是由自然界广泛存在的几丁质（chitin)经过脱乙酰作用得到 的，化学名称为聚葡萄糖胺（1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。
[0003] 1811年，法国学者布拉克诺（Braconno)首次从蘑菇中发现第一代壳聚糖：甲壳素 (或称为甲壳质），命名为Fungine(蕈素)。1823年，法国科学家奥吉尔（Odier)从昆虫外壳 中发现甲壳素，命名为Chitin (几丁质）。
[0004] 1894年，R Hoppe-Seiler确认第二代壳聚糖是脱掉了部分乙酰基的甲壳素，命名 为Chitosan (壳聚糖)。2003年，海湾战争，美国陆军开始配备具有止血抗菌功能的脱乙酰 壳聚糖外用敷料。
[0005] 本发明的复合壳聚糖为第三代壳聚糖。
[0006] 第一代壳聚糖和第二代壳聚糖作用类似，但第二代壳聚糖经过脱乙酰处理之后携 带更多带正电荷的氨基，使其功能更强，疗效更好。第三代壳聚糖作为特定配方的复合壳聚 糖，充分利用了不同分子量壳聚糖的不同作用，使得壳聚糖产品拥有了更强大的功能和疗 效。
[0007] 壳聚糖具有以下作用： 1、抑菌 壳聚糖在弱酸溶剂中易于溶解，特别值得指出的是溶解后的溶液中含有氨基（NH/)，这 些氨基通过结合负电子来抗菌。壳聚糖及其衍生物有较好的抑菌活性，能抑制一些细菌和 真菌的生长和繁殖。目前认为壳聚糖的抑菌机理有二：一是进入细胞体内吸附细胞体内带 有阴离子的细胞质，并发生絮凝作用而杀灭细菌，或阻碍DNA或RNA的合成抑制细菌生长； 二是在细胞表面形成一层高分子膜，阻止营养物质向细胞内运输而达到抑杀作用，或吸附 带有负电荷的细菌，干扰细胞壁的合成，使细胞壁趋于溶解发生细菌溶解而死亡。
[0008] 近年来，有许多研究者提出壳聚糖的抑菌作用与分子量大小有关。低分子量壳聚 糖容易进入细胞壁的空隙结构内，干扰细胞的新陈代谢，达到抑菌的目的。高分子量壳聚糖 抗菌性能来源于抗菌因子-NH3+，并且高分子量壳聚糖具有成膜性，能在细胞表面形成足够 致密的膜，从而起到抑菌作用。
[0009] 现有研究数据表明：分子量小于5000的壳聚糖抑菌作用较弱，甚至有些小分子壳 聚糖会促进细菌生长。而分子量在10000到100万之间的不同组别壳聚糖，最低抑菌浓度 不一，亦即在同一浓度下，对于不同的细菌，能够起到充分抑制作用，要求壳聚糖的分子量 不同。
[0010] 例如，分子质量在1万一30万之间，壳聚糖对金黄色葡萄球菌的抗菌作用随分子 质量减小而逐渐减弱，而对大肠杆菌壳聚糖分子质量越小，抗菌作用则越明显；另一组实验 证实：在分子量5万一20万的壳聚糖，对于大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、铜绿假单胞杆菌、短小 芽孢杆菌、白色念珠菌，其抑菌效果随着分子量减小越来越明显。
[0011] 另外，分子量在5000- 5万时，对革兰氏阳性菌，随壳聚糖的分子量增大，抗菌作 用逐渐增强，其原因主要是分子量越大，所形成的外层膜越致密，越能阻止营养物质进入细 菌细胞，因而抑菌作用效果更明显；对革兰氏阴性菌，随壳聚糖的分子量减小，抑菌作用逐 渐增强，分子量为5000时，抗菌作用最强。其原因主要是分子量越小，越容易进入细胞壁的 空隙结构。
[0012] 2、抑制细菌生物膜 慢性难愈性创口、导管、假体植入及龋齿发生过程中，常有细菌生物膜存在。生物被膜 中含有的多糖蛋白复合物对抗生素的渗透是一种重要的生物屏障，能限制抗生素渗透入 生物膜内部；在生物膜内细菌生长受限，生长受限的细菌对抗生素不敏感；生物膜内细菌 可形成群体感应，共同对周围环境的刺激作出反应，极大增强了整个菌群的生存能力。
[0013] 壳聚糖对细菌生物膜具有抑制形成及促进清除的作用。实验表明，分子量从5000 到 100万的不同组别壳聚糖，分子量越小，对大肠埃希菌菌株被膜、血链菌生物膜的抑制作 用越强，生物膜越容易清除并脱落，但当分子量小于5000时，这种抑制作用将减弱。
[0014] 3、促进愈合并减少疤痕 创伤愈合及疤痕形成是一个复杂的连续过程，壳聚糖对创伤的促进愈合和减少疤痕的 作用具有多方面、多靶点特点。不同分子量的壳聚糖，其促进愈合并减少疤痕的能力并不一 致。
[0015] 1)维持伤口愈合环境 伤口湿性状态是目前临床公认的伤口治疗原则之一。液体及凝胶态等含水量较高的壳 聚糖及干性壳聚糖敷料吸收渗液之后可以较好的维持伤口湿性状态，湿性状态下，伤口较 为平滑，上皮细胞爬行快，疤痕生长时间短，为伤口快速愈合并减少疤痕作出贡献。
[0016] 2)类 EGF 及 bFGF 作用 壳聚糖对于伤口愈合的促进作用具有类促上皮细胞生长因子（EGF)及碱性成纤维细胞 生长因子（bFGF)作用，且这种促进作用随着分子量的不同，其促进能力不一致。
[0017] 研究表明，分子量从3000到40万的不同组别壳聚糖，随着分子量的增大，其EGF 及bFGF作用逐步减弱，呈线性关系；分子量为3000的壳聚糖，其促进愈合的能力与EGF及 bFGF的促进愈合能力几乎相当；而分子量为40万的壳聚糖，其促进愈合的能力只有EGF及 bFGF的一半不到。
[0018] 3)诱发多种有利于伤口愈合的介质及因子 体外实验证明，壳聚糖可以诱发纤维母细胞产生白细胞介素-8( IL-8)，IL_8具有血 管增殖作用，并且对内皮细胞和表皮细胞有趋化性吸引作用，可以促进纤维母细胞及血 管内皮细胞的迀移和增殖。壳聚糖能诱发产生前列腺素 E2 (PGE2)、IL-1、白三烯M (LTB4 )以及IL-I (在人体内）等可以促进血管增殖和细胞迀移的介质。随着血管的增殖作 用，可以为纤维母细胞的细胞质中肽链所含的脯氨酸和赖氨酸的羟基化过程提供所需的氧 及维生素 C，从而促进了胶原蛋白分子的形成。
[0019] 4)调节胶原平衡，减少症痕 由于伤口 I型和III型胶原的不平衡而易形成大面积的疤痕，而在对狗和老鼠进行实 验后发现，将壳聚糖作用于伤口后，不会产生大的疤痕。壳聚糖在伤口处可以抑制I型胶 原的产生从而减少疤痕。它们还可以在伤口处通过促进肉芽组织及上皮的生成，减少伤 口的收缩，从而起到减小疤痕的作用。壳聚糖可抑制异常成纤维细胞生长增殖，抑制其 合成及分泌胶原，抑制胶原的沉积，进而抑制病理性瘢痕的形成，且这种抑制作用具有多方 面、多环节的特点。免疫组织化学的研究表明，用壳聚糖处理的伤口，可以加速III型胶原蛋 白的分泌，从而促进了肉芽组织和上皮组织的形成。
[0020] 4、其他作用 现有研究表明，壳聚糖还具有消除炎症，提高局部免疫力，快速止血、止痛等作用。
[0021] 壳聚糖是一款功能优良的材料，在创伤应用领域具有卓越的前景。目前，第二代壳 聚糖产品市场上已不为少数，但是其所含成分壳聚糖大都单一，没有充分利用不同分子量 壳聚糖的不同作用：抑菌、抑制细菌生物膜、促进损伤愈合作用以及抑制疤痕形成，这限制 了产品的实际疗效。因此，开发出第三代壳聚糖产品：一种新的复合壳聚糖材料，同时含有 多种不同分子量组合的壳聚糖，将获得性能良好，具有真正意义上的广谱抑菌、抑制细菌生 物膜、加快损伤愈合并减少疤痕、消炎、止血、止痛的产品，并探寻其高效制备，将广泛造福 于患者。
【发明内容】
[0022] 有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种不同分子量组合的复合壳聚 糖产品，具有广谱抑菌、抑制细菌生物膜、加快损伤愈合并减少疤痕等作用。
[0023] 本发明采取的技术方案是： 本发明的复合壳聚糖材料包括壳聚糖1、壳聚糖2、壳聚糖3和壳聚糖4 ;以上四种壳聚 糖的质量比为〇. 1-3 :0. 1-3 :0. 1-3 :0. 1-3 ;所述的壳聚糖1为分子量2000-4500范围低分 子量壳聚糖；所述的壳聚糖2为分子量4501-10000范围低分子量壳聚糖；所述的壳聚糖3 为分子量10001-40000范围壳聚糖；所述的壳聚糖4为分子量40001以上范围高分子量壳 聚糖。
[0024] 本发明的复合壳聚糖材料还包括基质，所述的复合壳聚糖材料是由以下质量百分 比的成分组成： 壳聚糖1 0. 1-3%， 壳聚糖2 0. 1-3%， 壳聚糖3 0. 1-3%， 壳聚糖4 0. 1-3%， 基质 余量。
[0025] 本发明的复合壳聚糖材料可以制成溶液剂、喷膜、凝胶剂、海绵、无纺布敷料、粉剂 或栓剂。
[0026] 所述的基质为纯化水、聚乙烯醇、冰醋酸、三乙醇、甘油、卡波姆或混合脂肪酸甘油 酯中的一种或几种。
[0027] 所述复合壳聚糖材料的剂型为溶液剂，其基质由纯化水、聚乙烯醇、冰醋酸、三乙 醇胺组成。
[0028] 所述复合壳聚糖材料的剂型为凝胶剂，其基质由纯化水、甘油、卡波姆、冰醋 酸、三乙醇胺组成。在基质成分中甘油的质量百分比为5%-30%，卡波姆的质量百分比为 0. 5%-2. 0% ;该凝胶剂的制备方法的具体步骤如下： (1) 按照配比称量原料； (2) 先将纯化水加入真空乳化机中； (3) 加入冰醋酸，甘油后启动搅拌器，使纯化水、冰醋酸和甘油混合均匀； (4) 将称量好的壳聚糖混合均匀后放入真空乳化机中，继续搅拌10-60 min，使壳聚糖 充分溶解； (5) 用三乙醇胺调节溶液pH值至6. 5-7. 5 ; (6) 过滤除去溶液中固体残留物，加入卡波