一種水凝膠敷料及其制備方法

專利名稱：一種水凝膠敷料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種水凝膠敷料及其制備方法。
背景技術：
自1962年英國科學家George Winter博士發現潮濕的環境有利于傷口愈合以 來，各種新式敷料得到了廣泛發展，水凝膠敷料就是其中非常重要的一種。大 量研究表明，水凝膠敷料具有透氣保濕、柔軟可以明顯緩解疼痛，且更換敷料 時不會破壞已愈合的傷口組織等優點，在促進傷口愈合方面有獨特的優勢。
化學交聯法、循環冷凍融化法和輻射法是目前常用的水凝膠制備方法。通 過化學交聯制備的聚丙烯酸水凝膠在1983年時已由Geistlich & Sons Co.商業化。 但是，化學交聯法制備的水凝膠通常殘余未反應的單體、交聯劑和引發劑等， 需要復雜的純化處理才能使用。凍融法是由Peppas最早報導的一種非常有效的 制備聚乙烯醇(PVA)水凝膠的方法。該方法制得的水凝膠具有彈性好和機械強 度大等優點，但這種水凝膠溶脹度較小且不透明，影響治療過程中對傷口的觀 察。1989年波蘭科學家Rosiak等人發明了輻射法制備水凝膠傷口敷料。輻射法 通過高能輻射引發交聯制得水凝膠敷料，其過程不需添加任何化學交聯劑和引 發劑等有害物質，產品純凈，不需要額外的純化處理；輻射可在室溫下進行， 反應條件溫和，且可以通過控制輻射劑量、劑量率等控制產品性能；凝膠形成 與消毒可同時進行；操作簡單，成本低。該方法制得的水凝膠具有較好的溶脹
度，但機械強度較小，應用受到限制。
為解決輻射法制得的水凝膠強度低的問題，很多研究者致力于開發復合型 水凝膠敷料，這些敷料通常由透氣膜、無紡布或者纖維織物、水凝膠、醫用膠
粘劑等幾部分復合而成。如CN1273128A公開了一種含有聚乙烯醇、聚乙烯基 吡咯垸酮和/或聚氧化乙烯水凝膠傷口敷料，該敷料就是使用無紡布作為支撐層， 采用輻射法制備水凝膠；CN1044405公開了一種能吸收傷口滲出液，且能將水 分轉移到空氣中的包扎帶，它是以纖維織物或者無紡布為骨架的水凝膠敷料； CN1616116A公開了一種含有輻照敏感劑的水凝膠敷料及適合于工業化生產操 作的制備方法，這種水凝膠有聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、輻照敏感劑、增塑 劑、pH調節劑、水等組分組成，制備方法是以無紡布作為支撐層，采用輻照法 制備水凝膠層；CN1095916及CN2292547等均是采用以上的設計思路。這些水 凝膠雖然一定程度上增強了水凝膠的強度，但是所使用的纖維織物或者無紡布 等加強層為不透明物，不利于觀察傷口愈合情況；同時由于纖維織物及無紡布 的親水性較弱，與凝膠之間的黏附作用較小，若使用醫用膠粘劑則使制備步驟 復雜，同時降低了水凝膠敷料的柔韌性。

發明內容
本發明的目的是為了解決現有水凝膠的強度和溶脹性不能兼得的問題，而 提供一種強度高、透明度好、透氣性好且吸收傷口滲液能力強的水凝膠敷料。
本發明的目的是由下列技術方案實現的本發明的水凝膠敷料由上下兩層 組成，下層水凝膠采用凍融輻射法制備，上層水凝膠采用輻射法制備；兩層水 凝膠都為含有水溶性聚合物，余量為溶劑；其中，下層水凝膠含有聚乙烯醇。
其中，所述的采用凍融法制備的水凝膠層和/或采用輻射法制備的水凝膠層
的厚度較佳的為0.2 5mm，更佳的為0.3~3 mm，最佳的為0.4 2mm。
其中，所述的水溶性聚合物較佳的為合成聚合物中的一種或多種，或者一 種或多種合成聚合物與一種或多種天然聚合物的混合物。所述的合成聚合物較 佳的為如聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮或聚環氧乙烷；天然聚合物較佳的為水 溶性甲殼素、羧甲基甲殼素、殼聚糖、水溶性殼聚糖、羧甲基殼聚糖、羧甲基 纖維素、瓊脂或膠原。所述的水溶性聚合物的含量較佳的為質量百分比5 20%， 更佳的為質量百分比6~15%，最佳的為質量百分比7~12%。溶劑可為蒸餾水或 生理鹽水。
本發明的水凝膠敷料還可含有藥物。所述的藥物較佳的選自抗菌藥(如四 環素、羥基四環素和慶大霉素等)、消炎鎮疼藥(如萘普生鈉鹽和阿斯匹林等) 和/或促進傷口愈合的藥物(如云南白藥等)；所述的藥物的含量較佳的為質量百 分比為0.005~5%。本發明中，水凝膠敷料中藥物含量指的是凝膠所浸的藥物溶 液的濃度。
本發明的另一目的是公開該水凝膠敷料的制備方法，其特征在于包括如下 步驟
(1 )將含聚乙烯醇的水溶性聚合物溶液通過循環冷凍融化制得水凝膠。 其中，所述的含水溶性聚合物的溶液的厚度較佳的為0.2~5 mm;所述的循 環冷凍融化處理的較佳參數為冷凍溫度為-30 -18'C，時間為0.5~7小時；融 化溫度為20 40'C，時間為0.5 7小時；循環冷凍融化處理的次數較佳的為1~7 次。
(2)在該水凝膠上倒入水溶性聚合物的溶液，在高能射線下進行輻照，即
可。
其中，所述的高能射線可選用^C0Y-射線或高能電子束射線；當為^C0Y -射線時，輻照在無氧環境中進行，且輻照過程中需前后翻轉容器以使輻照劑量 均勻；當為高能電子束輻照時，可直接將盛有溶液的容器放入電子束下輻照，
無需無氧環境；輻照的劑量較佳的為15 70kGy。
輻照結束后，可直接密封保存；也可以進一步制備含藥物的水凝膠敷料， 方法為輻照結束后，在無菌條件下，將凝膠在含藥物的溶液(濃度可為質量 百分比0.005~10%)中溶脹，即可。含有藥物的溶液可為含有藥物的蒸餾水或生 理鹽水溶液。溶脹后，可擦除水凝膠敷料表面溶液，密封，低溫保存。
本發明所用試劑及原料均市售可得。
本發明的積極進步效果在于該雙層水凝膠敷料融合了凍融法和輻照法制 備水凝膠的優點凍融輻射水凝膠層既具有良好的強度又具有非常好的韌性， 同時因為還有輻照層凝膠，所以厚度可以較小，保持較高的透明度；輻照層凝 膠本身具有良好的吸收傷口滲液能力，其以凍融水凝膠層為支撐，保證了雙層 水凝膠整體的強度。并且，本發明的水凝膠敷料由于獨特的制備過程，雙層凝 膠之間的結合非常牢固，不需要使用額外的醫用膠粘劑、纖維織物或者、無紡 布等加強層，避免了現有的復合型水凝膠敷料的缺點。此外，含藥物的水凝膠 敷料對藥物有較好的緩釋放性能，從而加快傷口愈合。本發朋的制備方法不需 添加任何化學交聯劑和引發劑，水凝膠的制備與消毒可同步完成，操作簡便， 成本低。


圖1為凍融輻照法制得的單層水凝膠和本發明的雙層水凝膠的溶脹度對比
圖。其中，FT+Irra,30kGy指凍融后輻照30kGy的單層水凝膠；FT+Irra.-30 kGy -30 kGy指下層為凍融后輻照30 kGy，上層為只輻照30 kGy的雙層水凝膠。
圖2為輻照法制得的單層水凝膠和本發明的雙層水凝膠的彈性模量對比圖。 其中，單層水凝膠為輻照30kGy制得，本發明的雙層水凝膠中的凍融輻照層為 輻照30kGy后又分別凍融2、 4和6次。
具體實施例方式
下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但并不因此將本發明限制在所 述的實施例范圍之中。 實施例l
配制含15wt。/。聚乙烯醇水溶液，該溶液去泡后倒入塑料培養皿中形成1 mm 厚溶液層，循環冷凍融化2次(冷凍溫度-20'C，時間7h;融化溫度25'C,時 間7 h);然后在該物理凝膠上再倒入10 wt。/。聚乙烯醇和2 wt。/。羧甲基纖維素， 形成l mm厚溶液層，將該培養皿放入密閉容器中，通氮除氧后在6QCo源中輻 照70kGy，輻照在無氧環境中進行，且輻照過程中前后翻轉溶液以使輻照劑量 均勻，之后將凝膠真空密封即可。
實施例2
配制含6 wt。/。聚乙烯醇和2 wtW水溶性殼聚糖的混合水溶液，該溶液去泡后 倒入塑料培養皿中形成3 mm厚溶液層，循環冷凍融化l次(冷凍溫度-20'C， 時間7h;融化溫度25。C，時間7h);然后在該物理凝膠上再倒入7wt。/。聚乙烯 醇和5wt。/。聚乙烯基吡咯垸酮的混合水溶液，形成3mm厚溶液層，將該培養皿
放入密閉容器中，通氮除氧后在^Co源中輻照70kGy，輻照在無氧環境中進行， 且輻照過程中前后翻轉溶液以使輻照劑量均勻，之后將凝膠真空密封即可。 實施例3
配制含10 wt。/。聚乙烯醇和5 wt。/。羧甲基殼聚糖的混合水溶液，該溶液去泡 后倒入塑料培養皿中形成0.2 mm厚的溶液層，循環冷凍融化7次(冷凍溫度-20 。C，時間0.5 h;融化溫度25°C，時間0.5 h);然后在該物理凝膠上再倒入含9 wt% 聚環氧乙垸和3 wt。/。瓊脂，形成0.4 mm厚溶液層，在高能電子束下輻照40 kGy， 取出，在無菌條件下，浸泡于2倍體積的5wf/。的阿斯匹林溶液中48h，取出擦 除表面溶液后將凝膠真空密封。
實施例4
配制含9wt。/。聚乙烯醇和1 wt。/。羧甲基纖維素的混合水溶液，該溶液去泡后 倒入塑料培養皿中形成1 mm厚的溶液層，循環冷凍融化3次(冷凍溫度-3(TC， 時間1.5 h;融化溫度20°C，時間1.5 h);然后在該物理凝膠上再倒入含7 wt% 聚乙烯基吡咯垸酮、5 wt。/。聚乙烯醇和8 wt。/。水溶性甲殼素溶液，形成0.2 mm 厚溶液層，用電子加速器輻照50 kGy，取出，在無菌條件下浸泡于同體積的2 wt% 的云南白藥溶液中24 h，取出擦除表面溶液后將凝膠真空密封。
實施例5
配制含7 wt。/。聚乙烯醇、5 wty。聚乙烯基吡咯烷酮和3 wt。/o羧甲基甲殼素的 混合水溶液，該溶液去泡后倒入塑料培養皿中形成1.5mm厚溶液層，循環冷凍 融化2次(冷凍溫度-18'C，時間3h;融化溫度40"C，時間3h);然后在該物 理凝膠上再倒入含7 wt。/。聚環氧乙烷和2 wt。/。膠原溶液，形成5 mm厚溶液層， 將該培養皿放入密閉容器中，通氮除氧后^Co源中輻照15kGy，輻照在無氧環
境中進行，且輻照過程中前后翻轉溶液以使輻照劑量均勻，取出，真空密封即 可。
實施例6
配制含7 wt。/。聚乙烯醇、2 wt。/。殼聚糖和5wt。/。羧甲基殼聚糖的混合水溶液， 該溶液去泡后倒入塑料培養皿中形成0.5 mm厚的溶液層，循環冷凍融化6次(冷 凍溫度-2(TC，時間4h;融化溫度25。C，時間5h);然后在該物理凝膠上再倒 入含3 wt。/。聚乙烯基吡咯烷酮、1 wtr。聚環氧乙烷和1 wt。/。羧甲基殼聚糖溶液， 形成lmm厚溶液層，將該凝膠溶液層在高能電子束下輻照25kGy，取出，在無 菌條件下浸泡于4倍體積的0.005wtM的慶大霉素溶液中24 h，取出擦除表面溶 液后將凝膠真空密封。
效果實施例
(1) 水凝膠的制備
制備含7wt。/。聚乙烯醇和3wt。/。水溶性殼聚糖的聚合物水溶液，超聲去泡 后倒入容器中，形成lmm厚溶液層，在循環冷凍機中循環分別冷凍-融化2，4，6 次，冷凍溫度為-18。C，時間為1.5h，融化溫度為室溫，時間為lh，之后在制 好的凝膠中倒入上述溶液，形成lmm溶液層，再放入充滿氮氣的密閉容器中， 用Y射線輻照30 kGy，之后取出密封，低溫儲藏。只輻照30 kGy及分別凍融2、 4和6次再輻照30kGy的水凝膠作為對照樣。
(2) 水凝膠性能的測試 將上述制得的水凝膠敷料進行以下性能測試
(a)水凝膠的彈性模量一反應水凝膠的強度
測試條件25°C,應變為0.2%，剪切頻率為lrad/s。 (b)水凝膠溶脹度
測試條件溫度為室溫，溶脹度=Ws/Wd
Ws—水凝膠達溶脹平衡時的重量；Wd—干燥水凝膠的重量 (3)結果見圖1和圖2，圖中標識的意義如下
FT+Irra.-30 kGy—凍融后輻照30kGy;
FT+Irra.-30 kGy - 30 kGy—下層為凍融后輻照30 kGy，上層為只輻照30 kGy。
圖1為凍融輻照法制得的單層水凝膠和本發明的雙層水凝膠的溶脹度對 比圖。由圖1可見，雙層水凝膠敷料的溶脹度明顯比凍融輻射法制備的單層水 凝膠大。圖2為輻照法制得的單層水凝膠和本發明的雙層水凝膠的彈性模量對 比圖。其中，單層水凝膠為輻照30kGy制得，本發明的雙層水凝膠中的凍融輻 照層為輻照30 kGy后又分別凍融2、 4和6次。由于本發明的雙層凝膠的強度 主要是由凍融輻射層決定的，因此，此處用凍融輻射法制備的水凝膠層的強度 表征雙層凝膠的強度。由圖2可知，雙層水凝膠的強度明顯大于輻照法制備的 水凝膠的強度。
權利要求
1.一種水凝膠敷料，其特征在于其由上下兩層組成，下層水凝膠采用凍融輻射法制備，上層水凝膠采用輻射法制備；兩層水凝膠都為含有水溶性聚合物，余量為溶劑；其中，下層水凝膠含有聚乙烯醇。
2. 如權利要求1所述的水凝膠敷料，其特征在于所述的水溶性聚合物為合成 聚合物中的一種或多種，或者一種或多種合成聚合物與一種或多種天然聚合 物的混合物。
3. 如權利要求2所述的水凝膠敷料，其特征在于所述的合成聚合物為聚乙烯 醇、聚乙烯基吡咯烷酮或聚環氧乙垸；所述的天然聚合物為水溶性甲殼素、 羧甲基甲殼素、殼聚糖、水溶性殼聚糖、羧甲基殼聚糖、羧甲基纖維素、瓊 脂或膠原。
4. 如權利要求1所述的水凝膠敷料，其特征在于所述的水溶性聚合物的含量 為質量百分比5 20%。
5. 如權利要求1所述的水凝膠敷料，其特征在于所述的上層水凝膠和/或下層水凝膠的厚度為0.2 5mm。
6. 如權利要求1所述的水凝膠敷料，其特征在于所述的水凝膠敷料還含有藥 物。
7. 如權利要求6所述的水凝膠敷料，其特征在于所述的藥物為抗菌藥、消炎 鎮疼藥和促進傷口愈合的藥物中的一種或多種。
8. 如權利要求6所述的水凝膠敷料，其特征在于所述的藥物的含量為質量百 分比0.005~5°/0。
9. 如權利要求1所述的水凝膠敷料的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1) 將含聚乙烯醇的水溶性聚合物溶液經脫泡處理后，采用循環冷凍融化法制得水凝膠；(2) 在該水凝膠上倒入經脫泡處理后的水溶性聚合物溶液，在高能射線下 進行輻照，即可。
10. 如權利要求9所述的方法，其特征在于步驟(1)和/或步驟(2)中，所述 的溶液的厚度為0.2~5 mm。
11. 如權利要求9所述的方法，其特征在于步驟(1)中，所述的循環冷凍融 化處理的冷凍溫度為-30 -18'C，時間為0.5 7小時；融化溫度為20 4(TC， 時間為0.5 7小時；循環冷凍融化處理的次數為1~7次。
12. 如權利要求9所述的方法，其特征在于步驟(2)中，所述的高能射線為60Q)Y-射線或高能電子束射線；當為6GC0Y-射線時，輻照在無氧環境中進行，且輻照過程中前后翻轉溶液以使輻照劑量均勻。
13. 如權利要求9所述的方法，其特征在于步驟(2)中，所述的輻照的劑量 為15-70 kGy。
14. 如權利要求9所述的方法，其特征在于輻照結束后，無菌條件下，在含藥物的溶液中進行溶脹，即可制得含藥物的水凝膠敷料。
全文摘要
本發明公開了一種水凝膠敷料，其由上下兩層組成，下層水凝膠采用凍融輻射法制備，上層水凝膠采用輻射法制備；兩層水凝膠都為含有水溶性聚合物，余量為溶劑；其中，下層水凝膠含有聚乙烯醇。本發明還公開了其制備方法將含聚乙烯醇的水溶性聚合物溶液經脫泡處理后，采用循環冷凍融化法制得水凝膠；在其上倒入經脫泡處理后的水溶性聚合物溶液，在高能射線下進行輻照，即可。本發明的水凝膠敷料既具有優異的強度和韌性，又具有高透明性和優異的吸收傷口滲出液的能力。同時，本發明的水凝膠敷料不需添加任何化學交聯劑或引發劑、醫用膠粘劑、纖維織物或者或無紡布等加強層，兩層之間結合牢固，制備與消毒可同步完成。
文檔編號A61L15/22GK101337086SQ20071004342
公開日2009年1月7日 申請日期2007年7月4日 優先權日2007年7月4日
發明者朱智勇, 李文新, 楊小敏 申請人:中國科學院上海應用物理研究所