阅读说明：本技术 一种用于创伤修复的有机-无机杂化敷料及其制备方法和应用 (A kind of hybrid inorganic-organic dressing and its preparation method and application for wound repair ) 是由 王晶 张全斌 耿丽华 岳洋 张虹 吴宁 于 2019-09-04 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种用于创伤修复,特别是慢性创伤修复的有机-无机杂化敷料及其制备方法和应用。更具体的涉及到一种天然硫酸多糖在硅烷偶联剂的作用下修饰二氧化硅制备得到的一种有机-无机杂化纳米敷料,其通过溶胶-凝胶技术制备而成。本发明敷料制备方法简单易行,所制得的生物敷料具有良好的生物相容性,无细胞毒性,可以吸附炎症因子,促进细胞迁移和血管生成,促进慢性伤口愈合的作用。本发明特别适用于临床广泛存在的慢性难愈合伤口,特别是糖尿病溃疡的治疗与护理。(The present invention provides a kind of hybrid inorganic-organic dressing and its preparation method and application for being used for wound repair, especially chronic trauma reparation.It more particularly relates to a kind of puritan filler polysaccharide modify a kind of inorganic-organic hybridization nano dressing that silica is prepared under the action of silane coupling agent, be prepared by sol-gel technique.Dressing preparation method of the present invention is simple and easy, and obtained biological dressing has good biocompatibility, and no cytotoxicity can adsorb inflammatory factor, promotes cell migration and angiogenesis, promotes the effect of chronic wound care.The present invention is especially suitable for the chronic Hard agglut wound that clinic is widely present, the especially treatments and nursing of diabetic ulcer.)

一种用于创伤修复的有机-无机杂化敷料及其制备方法和 应用

技术领域

本发明涉及医用材料技术领域，具体涉及一种用于创伤修复(特别是慢性创伤修复)的有机-无机杂化敷料及其制备方法和应用。

背景技术

糖尿病是由遗传和环境因素相互作用而引起的常见病，临床以高血糖为主要标志，常见症状有多饮、多尿、多食以及消瘦等。2018年国际糖尿病联盟在公布了全球第八版糖尿病地图。结果显示，全球糖尿病成人患者(20-79岁)从2000年的1.51亿，到2017年已达到4.25亿，增加近2倍。预计到2045年，糖尿病患者可能达到6.29亿。全球现有4.25亿糖尿病患者，在所有国家中，中国糖尿病负担最重，患者人数(1.14亿)占全球近27％。数据显示，全球每11位成人中就有1位患有糖尿病，但有近一半的糖尿病患者未获确诊。据世界卫生组织统计，糖尿病并发症高达100多种，是目前已知并发症最多的一种疾病，糖尿病足、糖尿病肾病、糖尿病性脑血管病等并发症常常困扰着患者，这些并发症一旦发生，药物治疗是很难逆转的。

糖尿病导致的伤口愈合受损和慢性非愈合性足溃疡是糖尿病患者的严重并发症。根据估计，所有肢体截肢的患者约有50％-70％是由糖尿病足溃疡引起的。大约15％的糖尿病患者患有糖尿病性肢体溃疡，这是患者住院和截肢的最大原因。据报道，在全世界范围内，在每30秒内，就有一名患者由于糖尿病足溃疡导致一条腿被截肢。研究表明糖尿病足溃疡经久不愈的原因主要有以下4点：①未被控制的炎症、伤口损害处反复的细菌定植；②糖尿病大血管和微血管病变造成的慢性缺血、缺氧；③糖尿病足溃疡容易引起深部组织的感染、坏死，导致愈合困难；④在糖尿病足溃疡伤口愈合的过程中，免疫系统也发挥着整体作用，伤口组织中细胞因子、淋巴因子和生长因子分泌物增多，糖尿病患者存在免疫功能紊乱，影响伤口的愈合。

在治疗糖尿病难愈性皮肤伤口中，除了进行全身治疗如控制血糖、抗感染、加强营养等措施外，积极的伤口护理促使其愈合在治疗中占有重要的地位。目前，国内临床上多用中药化学膏剂、抗生素等治疗创面，但是存在换药次数多、伤口愈合慢、易产生抗药性等缺点。目前研究人员开发出多种用于治疗糖尿病慢性伤口的敷料，主要有德国赫曼公司开发含有聚丙烯酸酯和聚氨基甲酸乙酯聚合物的交互式敷料、含亲水型硅橡胶敷料、海藻酸纤维及含有壳聚糖、改性多糖、硫酸乙酰肝素等多糖敷料。临床试验表明褐藻胶和壳聚糖医用敷料针对烧伤等皮肤伤口创伤有很好的疗效。但是对于糖尿病慢性伤口愈合，还要针对糖尿病慢性伤口发病机制，提供更有针对性的治疗措施。

有机-无机杂化材料中存在有机-无机分子互穿网络或以共价键连接的有机-无机分子互连网络，其有机组分与无机组分能在分子尺度相互作用，不存在明显的相界面。这种结构能够有效地结合有机聚合物的优点(柔韧性、密度低、抗冲击强度高和易加工性等)和无机材料的特性(力学强度高、耐化学腐蚀、热稳定性好等)。与传统复合材料相比，杂化材料中的有机与无机组分之间的作用力大幅增强，能够最大限度地综合有机材料和无机材料的优点，呈现出新颖的优异的性能。有机-无机杂化材料在生物医学领域的应用中有着巨大的潜力。溶胶-凝胶法工艺成熟简单，水解和缩聚反应条件均可进行调节，且整个反应过程温和，避免了极端的反应条件对有机组分造成的破坏，是合成有机-无机杂化材料最常用的方法。

褐藻多糖硫酸酯(FPS)是一种主要由岩藻糖组成的硫酸化多糖，课题组已建立高纯度褐藻多糖硫酸酯的制备技术，发现口服或注射FPS对糖尿病足具有显著治疗作用，可以显著改善糖尿病小鼠血糖浓度，减轻跛行状态，抑制小鼠足的溃疡和坏疽，改善下肢血流，促进骨骼肌血管新生，降低内皮细胞炎症，是很有潜力的治疗糖尿病足的药物。鉴于褐藻多糖硫酸酯在口服或注射给药能够有效地抑制糖尿病足溃疡和坏疽，将FPS做成糖尿病慢性伤口用生物敷料将具有很好的潜力。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种用于创伤修复(特别是慢性创伤修复)的有机-无机杂化敷料及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于创伤修复的有机-无机杂化敷料及其制备方法和应用，所述有机-无机杂化敷料由褐藻多糖硫酸酯、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、二氧化硅交联获得，所述有机-无机杂化敷料具有创伤修复活性，所述有机-无机杂化敷料的应用是指有机-无机杂化敷料在创伤修复(特别是慢性创伤修复)中的应用。

其中，所述的褐藻多糖硫酸酯来源于下述中的一种或多种，海洋褐藻海带、鼠尾藻、裙带菜、羊栖菜、墨角藻等中的一种或多种褐藻的褐藻多糖硫酸酯，或者是来源于海参、海胆等中的一种或多种海洋棘皮动物中的褐藻多糖硫酸酯，其褐藻多糖硫酸酯包括硫酸基含量为15-35％，岩藻糖含量为15-35％，分子量范围为5-350kD。

其中，所述的有机-无机杂化敷料按照以下方法制备：

(1)称取褐藻多糖硫酸酯完全溶于去离子水中，搅拌均匀制成质量浓度为1-8％褐藻多糖硫酸酯溶液，优选质量浓度为4％，用4M NaOH调pH 6-9，优选pH 7-8；

(2)滴加3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，使终浓度为1-3％，优选2％，反应温度为15-40℃，优选25℃，反应时间10-24h，反应17h；

(3)反应(2)结束后，在溶液中加入四甲氧基硅烷(TMOS)，使终浓度为1-3％，优选2％，反应温度为15-40℃，优选25℃，反应时间10-48h，反应24h；

(4)反应完毕后，用95％乙醇进行沉淀，使最终乙醇质量浓度为60-80％，优选72％，将沉淀物质在50-60℃烘干10-24h，制得有机-无机杂化敷料。其中，所述的创伤修复应用是指有机-无机杂化敷料在创伤修复的外用治剂中(特别是慢性创伤修复)的应用。

本发明所述有机-无机杂化敷料由褐藻多糖硫酸酯、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、二氧化硅交联获得，所述有机-无机杂化敷料具有创伤修复活性，所述有机-无机杂化敷料的应用是指有机-无机杂化敷料在创伤修复(特别是慢性创伤修复)的临床治疗，所述慢性创伤包括烧伤创伤，糖尿病引起的病足或慢性难愈合溃疡。

本发明提供了一种褐藻多糖硫酸酯有机-无机杂化敷料的制备方法，并且将它用于创伤修复特别是慢性伤口修复敷料，具有较大的比表面积和孔隙结构，可以提供天然仿生的类细胞外基质，可以促进成纤维细胞的增殖、迁移，对炎症因子有很好的吸附作用，促进皮肤伤口的愈合。本发明提供的敷料安全无毒，无免疫原性，生物相容性好，可以很好的治疗例如糖尿病等引起的难愈合创面，在糖尿病溃疡性伤口等的治疗中有巨大的应用前景。本发明敷料制备方法简单易行，特别适用于临床广泛存在的慢性难愈合伤口，特别是糖尿病溃疡的治疗与护理。

附图说明

图1褐藻多糖硫酸酯有机-无机杂化敷料的IR谱图。

图2褐藻多糖硫酸酯有机-无机杂化敷料扫描电镜谱图。

图3褐藻多糖硫酸酯有机-无机杂化敷料对炎症因子的吸附实验。

图4褐藻多糖硫酸酯有机-无机杂化敷料对内皮生长因子的负载和释放实验。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。

实施例1，褐藻多糖硫酸酯有机-无机杂化敷料的制备(FGS1)

称取1g褐藻多糖硫酸酯，溶于100mL蒸馏水中，搅拌均匀制成1％褐藻多糖硫酸酯溶液。在该多糖溶液中滴加3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，使终浓度为1％，25℃，反应24h。反应结束后，在溶液中加入四甲氧基硅烷(TMOS)，使终浓度为1％。30℃，反应24h。反应完毕后，用最终浓度为65％的乙醇进行沉淀，将沉淀在50℃烘干，制得有机-无机杂化敷料。

实施例2，褐藻多糖硫酸酯有机-无机杂化敷料的制备(FGS2)

称取3g褐藻多糖硫酸酯，溶于100mL蒸馏水中，搅拌均匀制成3％褐藻多糖硫酸酯溶液。在该多糖溶液中滴加3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，使终浓度为3％，15℃，反应24h。反应结束后，在溶液中加入四甲氧基硅烷(TMOS)，使终浓度为2％。25℃，反应48h。反应完毕后，用最终浓度为70％的乙醇进行沉淀，将沉淀在60℃烘干，制得有机-无机杂化敷料。

实施例3，褐藻多糖硫酸酯有机-无机杂化敷料的制备(FGS3)

称取2g褐藻多糖硫酸酯，溶于100mL蒸馏水中，搅拌均匀制成2％褐藻多糖硫酸酯溶液。在该多糖溶液中滴加3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，使终浓度为2％，25℃，反应17h。反应结束后，在溶液中加入四甲氧基硅烷(TMOS)，使终浓度为2％。25℃，反应24h。反应完毕后，用最终浓度为72％的乙醇进行沉淀，将沉淀在50℃烘干，制得有机-无机杂化敷料。

实施例4，褐藻多糖硫酸酯有机-无机杂化敷料的结构表征

利用红外光谱对褐藻多糖硫酸酯有机-无机杂化敷料的结构进行表征。褐藻多糖硫酸酯有机-无机杂化敷料的IR谱图见图1。由IR谱图可见褐藻多糖硫酸酯有机-无机杂化反应后多糖的骨架结构没变，谱图中新出现的2934cm^-1、2869cm^-1处的吸收峰是甲基的振动吸收峰，1194cm^-1处的吸收峰是Si-O健的振动吸收峰，表明杂化反应是成功的。GSF3的扫描电镜谱图见图2，由图可知GSF孔隙较为均一，褐藻多糖硫酸酯以纳米颗粒较为均匀的覆盖到二氧化硅表面。

实验例5，褐藻多糖硫酸酯有机-无机杂化敷料对炎症因子的吸附作用

本试验通过褐藻多糖硫酸酯有机-无机杂化敷料对炎症因子的吸附作用，来说明其在促进慢性伤口愈合方面的作用。

测试样品：实施例1,2,3中的样品(FGS1、FGS2和FGS3)，阳性对照品(藻酸盐水凝胶，AL)

试验方法：将炎症因子MCP-1和IL-8分别与实验样品FGS1、FGS2和FGS3和阳性对照品(藻酸盐水凝胶)在室温共孵育，孵育液为含有2％(v/v)胎牛血清的RPMI培养基(100mg/ml)，孵育0,2,4,6,12,18，24小时后,将上清液用液氮速冻，放入-80℃冰箱保存，ELISA检测上清液中样品吸附前后炎症因子的变化情况。

结果：上述炎症因子吸附测定结果显示(图3)，FGS1、FGS2和FGS3样品与炎症因子共孵育后，随着时间的推移对炎症因子的吸附率增加，当孵育超过12小时后，对炎症因子的吸附量维持不变，可能是达到了饱和吸附。本实验样品对炎症因子的吸附作用远远高于阳性对照样品，说明褐藻多糖硫酸酯有机-无机杂化敷料对炎症因子有很好的吸附作用。

实施例6，褐藻多糖硫酸酯有机-无机杂化敷料对血管内皮生长因子(VEGF₁₆₅)的释放作用

VEGF是一种高度特异性的促血管内皮细胞生长因子，具有促进血管通透性增加、细胞外基质变性、血管内皮细胞迁移、增殖和血管形成等作用生成因子对于伤口愈合有重要作用。本试验通过褐藻多糖硫酸酯有机-无机杂化敷料对血管内皮生长因子(VEGF₁₆₅)的吸附和释放作用，来说明其在促进伤口愈合方面的作用。

测试样品：实施例1,2,3中的样品(FGS1、FGS2和FGS3)，阳性对照品(藻酸盐水凝胶，AL)

试验方法：将VEGF₁₆₅溶于0.5％BSA的1*PBS中，分别吸取20μL VEGF₁₆₅溶液和1mgFGS1、FGS2和FGS3混合，冻干。将吸附了VEGF₁₆₅的样品放入孵育盒中室温孵育，孵育液为1*PBS，孵育0,4,24,48,72小时后,将上清液用液氮速冻，放入-80℃冰箱保存，ELISA检测上清液中VEGF₁₆₅的变化情况。

结果：上述血管内皮生长因子(VEGF₁₆₅)测定结果显示(图4)，样品和VEGF₁₆₅混合后，0小时时上清液中没有检测到VEGF₁₆₅，随着时间的推移上清液中VEGF₁₆₅的含量逐渐增加，当孵育48小时后，上清液中VEGF₁₆₅的含量基本不变。阳性对照品和bFGF的混合物在孵育24小时后，上清液中VEGF₁₆₅的含量基本不变。本实验样品对VEGF₁₆₅有缓慢的释放作用，有利于血管内皮细胞迁移、增殖和血管形成，说明褐藻多糖硫酸酯有机-无机杂化敷料。

对炎症因子的吸附和对生长因子的缓释实验是常用的评价样品对伤口愈合促进活性的测定实验，褐藻多糖硫酸酯有机-无机杂化敷料对炎症因子有显著的吸附作用，同时可以缓慢释放生长因子，表明它可以促进慢性伤口愈合。

以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。