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CN108295298A - 一种含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜及其制备方法 - Google Patents

一种含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜及其制备方法，属于生物医用材料领域。本发明所述的含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜，其特征在于该多孔膜的基质材料由海藻酸钙构成，载金属离子磷酸锆均匀地分散在海藻酸钙基质内。由于本发明是在海藻酸钙基础上加入了功能性载金属离子磷酸锆，所以比纯海藻酸钙作为创面敷料具有更好的生物医学性能，因此可以替代纯海藻酸钙敷料应用于因各种疾病导致的皮肤创伤的管理。本发明涉及的制备技术简单，制造成本相对低廉，可规模化生产。

Description

一种含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种海藻酸钙多孔膜，特别地，涉及一种含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜及其制备方法，以及在皮肤创伤管理中的应用，属于生物医用材料领域。
背景技术
使用创面敷料对因各种原因导致的创面进行管理已成为临床中一个重要手段，而且临床实践已经广泛证实创面敷料的性能会影响创面的愈合。为此，研发具有多功能的、能促进创面愈合的敷料一直成为人们追求的目标。目前，已经有各种功能性创面敷料被研发出来，包括胶原、海藻酸钙、各种水凝胶、载银碳多孔膜布等。在这些敷料中，海藻酸钙多孔膜是目前最被广泛应用的创面敷料之一。海藻酸钙多孔膜之所以能被临床广泛应用，是因为其具有很好的生物相容性，能释放钙离子促进伤口凝血和保持创面湿性愈合，并且具有减缓创面疼痛的效果。
然而，海藻酸钙多孔膜不具有抗菌功能。为了使海藻酸钙敷料具有抗菌功能，载银海藻酸钙敷料随后被开发出来，使得该敷料不但具有海藻酸钙本身的生物学性能，而且还具有广谱抗菌效果。尽管如此，载银海藻酸钙敷料也有诸多缺陷。比如，载银后的海藻酸钙颜色呈灰色，这就不利于对创面渗透到敷料上的污物及体液的颜色变化进行观察。更糟糕的是，银离子在海藻酸钙敷料中属于物理吸附，这就导致银离子会快速从敷料中释放，从而容易导致副作用。
因此，有必要进一步改进海藻酸钙敷料的医学性能。
发明内容
为了克服当前海藻酸钙和载银海藻酸钙创面敷料的缺陷，本发明提出把载金属离子磷酸锆与海藻酸钙相结合研发含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜应用于因各种疾病导致的皮肤创伤的管理。
本发明所述的含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜，其特征在于该多孔膜的基质材料由海藻酸钙构成，载金属离子磷酸锆均匀地分散在海藻酸钙基质内。
上述方案中，所述的装载在磷酸锆中的金属离子是银、锌、铜、铁、钾、纳、镁离子中的一种离子或多种离子。
上述方案中，所述的载金属离子磷酸锆中的银、锌、铜、铁、钾、纳、镁离子中的任意一种离子与锆元素的摩尔比为0-100。
上述方案中，所述的载金属离子磷酸锆，与海藻酸钙的重量百分比为0.1-500%。
上述方案中，所述的多孔膜的平均孔径为0.01-5000微米。
为实现上述目的，本发明是采用以下措施构成的技术方案来实现的。
本发明所述的含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜的制备方法，按照如下制备步骤：
A) 把载金属离子磷酸锆在机械搅拌的条件下均匀分散到pH为0.1-11的海藻酸钠的水溶液中；
B) 把获得的含载金属离子磷酸锆的海藻酸钠水溶液铺展成膜，然后使用含钙盐水溶液固化1-24小时并使用去离子水反复冲洗，获得含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙水凝胶膜；
C) 对含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙水凝胶膜进行冷冻干燥，最终获得含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜。
上述方案中，所述的钙盐是氯化钙、硝酸钙、乙酸钙、或者它们的组合物。
上述方案中，所述的含钙盐水溶液中钙盐浓度为0.01-100mol/L。
上述方案中，所述的海藻酸钠水溶液中海藻酸钠与水的重量比为0.1-10%。
本发明具有以下特点及有益的技术效果：
由本发明构成方法形成的含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜，因磷酸锆具有载银抗菌效果，而且具有吸附能力，同时还可载特定创面修复所需阳离子，所以本发明的多孔膜不但具有抗菌能力，而且具有降低创面异味，以及促进创面凝血和愈合的功效。
本发明涉及的载银磷酸锆的海藻酸钙多孔膜，因为银是被磷酸锆离子吸附，所以释放速度可控，而且不会被氧化变色，这就避免了传统载银产品中的银快速释放和变色的副作用。
同时，本发明涉及的制备技术简单，制造成本相对低廉，可规模化生产。
具体实施方式
下面用具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但不应理解为是对本发明保护内容的任何限定。
实施例 1 含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜的制备
A) 把1.0克银/锆摩尔比为0.05的载银磷酸锆，在机械搅拌的条件下分散到100克pH为7的含2 wt%的海藻酸钠水溶液中；
B) 把获得的含载银磷酸锆的海藻酸钠水溶液铺展成膜，然后使用含1mol/L氯化钙水溶液固化12小时并使用去离子水反复冲洗，获得含载银磷酸锆的海藻酸钙水凝胶膜；
C) 对含载银磷酸锆的海藻酸钙水凝胶膜进行冷冻干燥，最终获得含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜。其中，载银磷酸锆银与海藻酸钙的重量比为50%，平均孔径为100微米。
实施例 2 含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜的制备
使用1.0克银/锆摩尔比为0.1的载银磷酸锆，其他制备条件和实施例1相同，获得含银/锆摩尔比为0.1的磷酸锆银的海藻酸钙多孔膜。其中，载银磷酸锆与海藻酸钙的重量比为50%，平均孔径为100微米。
实施例 3 含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜的制备
使用0.1克银/锆摩尔比为0.1的载银磷酸锆，其他制备条件和实施例1相同，获得含银/锆摩尔比为0.1的载银磷酸锆的海藻酸钙多孔膜。其中，载银磷酸锆与海藻酸钙的重量比为5%，平均孔径为150微米。
实施例 4 含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜的制备
使用4.0克银/锆摩尔比为0.1的载银磷酸锆，其他制备条件和实施例1相同，获得含银/锆摩尔比为0.1的载银磷酸锆的海藻酸钙多孔膜。其中，载银磷酸锆与海藻酸钙的重量比为200%，平均孔径为70微米。
实施例 5 含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜的制备
使用1.0克锌/锆摩尔比为0.05的载锌磷酸锆，其他制备条件和实施例1相同，获得含锌/锆摩尔比为0.05的载锌磷酸锆的海藻酸钙多孔膜。其中，载锌磷酸锆与海藻酸钙的重量比为50%，平均孔径为100微米。
实施例 6 含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜的制备
使用1.0 克铜/锆摩尔比为0.01的载铜磷酸锆，其他制备条件和实施例1相同，获得含铜/锆摩尔比为0.01的载铜磷酸锆的海藻酸钙多孔膜。其中，载铜磷酸锆与海藻酸钙的重量比为50%，平均孔径为110微米。
实施例 7 含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜的制备
使用1.0克镁/锆摩尔比为0.06的载镁磷酸锆，其他制备条件和实施例1相同，获得含镁/锆摩尔比为0.01的载镁磷酸锆的海藻酸钙多孔膜。其中，载镁磷酸锆与海藻酸钙的重量比为50%，平均孔径为120微米。
实施例 8 含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜的制备
使用1.0克银/锌/锆摩尔比为0.06/0.05的载银锌磷酸锆，其他制备条件和实施例1相同，获得含银/锌/锆摩尔比为0.06/0.05的载银锌磷酸锆的海藻酸钙多孔膜。其中，载银锌磷酸锆与海藻酸钙的重量比为50%，平均孔径为100微米。
实施例 9 含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜的制备
使用1.0克银/铜/锆摩尔比为0.06/0.01的载银铜磷酸锆，其他制备条件和实施例1相同，获得含银/铜/锆摩尔比为0.06/0.01的载银铜磷酸锆的海藻酸钙多孔膜。其中，载银铜磷酸锆与海藻酸钙的重量比为50%，平均孔径为110微米。
实施例 10 含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜的制备
使用硝酸钙水溶液作为钙盐水溶液，其他制备条件和实施例1相同，获得含银/锆摩尔比为0.05的载银磷酸锆的海藻酸钙多孔膜。其中，载银磷酸锆与海藻酸钙的重量比为50%。
实施例 11 含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜的制备
使用乙酸钙水溶液作为钙盐水溶液，其他制备条件和实施例1相同，获得含银/锆摩尔比为0.05的载银磷酸锆的海藻酸钙多孔膜。其中，载银磷酸锆与海藻酸钙的重量比为50%。
实施例 12 含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜的制备
使用浓度为1%的海藻酸钠水溶液，其他制备条件和实施例1相同，获得含银/锆摩尔比为0.05的载银磷酸锆的海藻酸钙多孔膜。其中，载银磷酸锆与海藻酸钙的重量比为100%，平均孔径为500微米。
实施例 13 含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜的制备
使用浓度为4%的海藻酸钠水溶液，其他制备条件和实施例1相同，获得含银/锆摩尔比为0.05的载银磷酸锆的海藻酸钙多孔膜。其中，载银磷酸锆与海藻酸钙的重量比为25%，平均孔径为40微米。
实施例 14 含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜的抗菌测试
对实施例8制备得到的含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜抗菌性能进行检测，检测方法为AATCC100-2012。同时，使用商业海藻酸钙产品做对照。
试验的样品切成直径为4.8cm±0.1cm（1.9±0.03英寸）的圆形，将4片样品堆叠在250 ml带有螺旋盖的广口瓶里，用于旋加1.0ml的接种液。加入营养肉汤培养液培养基，混合均匀。然后划线接种1×105 cfu/ml大肠杆菌和1×105 cfu/ml金黄葡萄糖球菌，在一定温度（大肠杆菌为30 °C，金黄葡萄糖球菌为37 °C）下培养24小时后，观察菌落的生长情况并用平板菌落计数法记录菌落数。样品抗菌作用数下降的百分率为：
R=（B-A）/B×100%
式中：R为下降百分率，即抑菌率：A为24小时后加入多孔膜中的菌数：B为未加多孔膜的菌数。一般认为，抑菌率大于26%时，可判定该实验具有抗菌性。
表1 不同海藻酸钙样品膜的抑菌效果
由表1可见，由本发明制备的含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜具有很好的抗菌效果，优于由艾美医疗用品有限公司生产的商品的抗菌效果。
实施例 15 含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜的对创面修复的应用
对实施例8制备得到的含载银锌磷酸锆的海藻酸钙多孔膜创面修复性能进行检测。同时，使用商业海藻酸钙产品做对照。
使用健康成年SD大鼠15只，体重为190±15克，由成都高新区实验动物中心提供，随机分成3组，每组5只，第一组为纯海藻酸钙无纺布，第二组为载银海藻酸钙无纺布，第三组为含银/锌/锆摩尔比为0.06/0.05的载银锌磷酸锆的海藻酸钙多孔膜。大鼠腹腔注射戊巴比妥钠40mg/kg，麻醉后把其背部朝上固定在手术台上。对大鼠北部皮肤使用脱毛膏脱毛， 然后使用手术剪刀对背部皮肤制造~1厘米见方创面，并滴加金黄葡萄糖球菌让伤口感染。 24小时后，对感染创面进行清创并使用生理盐水冲洗。然后把三种样品分别贴到创面并间隔24小时更换样品，一直到14天。观察比较三组样品对创面愈合的影响。
表 2 不同海藻酸钙样品对创面愈合的影响
由表2可见，本实施例结果充分说明由纯海藻酸钙无纺布、载银海藻酸钙无纺布和含银/锌/锆摩尔比为0.06/0.05的载银锌磷酸锆的海藻酸钙多孔膜三种材料中，本发明的所述的材料具有最佳治愈创面的性能，优于同条件下由艾美医疗用品有限公司生产的不含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜对创面的愈合效果。

Claims (10)

1.一种含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜，其特征在于该多孔膜的基质材料是由海藻酸钙构成，载金属离子磷酸锆均匀地分散在海藻酸钙基质内。
2.根据权利要求1所述的含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜，其特征在于，所述的磷酸锆载的金属离子是银、锌、铜、铁、钾、纳、镁离子中的一种离子或多种离子。
3.根据权利要求1和2所述的含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜，其特征在于，所述的载金属离子磷酸锆中的银、锌、铜、铁、钾、纳、镁离子中的任意一种离子与锆元素的摩尔比为0-100。
4.根据权利要求1所述的含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜，其特征在于，所述的载金属离子磷酸锆，与海藻酸钙的重量百分比为0.1-500%。
5.根据权利要求1所述的含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜，其特征在于，所述的多孔膜的平均孔径为 0.01-5000微米。
6.根据权利要求1-5所述的含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜的制备方法，其特征在于，按照如下制备步骤：
A) 把载金属离子磷酸锆在机械搅拌的条件下均匀分散到pH为0.1-11的海藻酸钠的水溶液中；
B) 把获得的含载金属离子磷酸锆的海藻酸钠水溶液铺展成膜，然后使用含钙盐水溶液固化1-24小时并使用去离子水反复冲洗，获得含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙水凝胶膜；
C) 对含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙水凝胶膜进行冷冻干燥，最终获得含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜。
7.根据权利要求6所述的含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜的制备技术，其特征在于，所述的金属盐是氯化钙、硝酸钙、乙酸钙、或者它们的组合物。
8.根据权利要求6所述的含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜的制备技术，其特征在于，所述的钙盐水溶液中钙盐浓度为0.01-50mol/L。
9.根据权利要求6所述的含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜的制备技术，其特征在于，所述的海藻酸钠水溶液中海藻酸钠与水的重量比为0.1-10%。
10.根据权利要求1-5所述的含载金属离子磷酸锆的海藻酸钙多孔膜，其特征在于，其应用于因各种疾病导致的皮肤创伤的管理。
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