温敏凝胶式医用敷料的制备及释药性能研究_乔娜.pdf

应用技术Technical Textiles产业用纺织品68纺织导报 China Textile Leader 2023 No.1温敏凝胶式医用敷料的制备及释药性能研究文|乔娜林红张德锁陈宇岳Study on Preparation and Drug Release Properties of Thermosensitive Medical Gel DressingAbstract:A hydrogel with a good sustained-release effect was prepared by crosslinking a new crosslink agent genipin with a classic chitosan/glycerol-phosphate thermosensitive gel.The hydrogel solution was evenly dispersed inside and outside the silk fabric by impregnation method,and the sol-gel transformation on the fabric was realized by temperature stimulation.A new medical gel dressing can be prepared simply and efficiently.The dressings are light,thin and comfortable,and have a good WVTR.Small molecule drug release test of acetaminophen loaded on the medical model was conducted.The results showed that the sustained release time of the fabric medical gel dressings could reach 12 hours.Key words:thermosensitive hydrogel;genipin;silk fabric;medical dressings;drug sustained release摘要：利用新型交联剂京尼平与经典温敏凝胶组合壳聚糖/甘油磷酸钠交联，制备出一种对药物具有良好缓释效果的水凝胶。采用浸渍法将水凝胶溶液均匀分散在真丝织物内外，利用温度刺激实现织物上凝胶的溶胶凝胶转变，极为简单、高效地制备了一种新型凝胶式医用敷料。该敷料轻薄舒适，具有良好的吸湿透过率。利用负载药物模型对乙酰氨基酚进行小分子药物释放测试，结果显示，该织物凝胶型医用敷料对药物的缓释时间可达12 h。关键词：温敏水凝胶；京尼平；真丝织物；医用敷料；药物缓释中图分类号：R943 文献标志码：A子制备的水凝胶敷料具有良好的生物相容性，但存在着易破碎、机械性能差的缺陷。鉴于此，本文利用京尼平与CS/GP交联，制备水凝胶，并以真丝织物作为基底材料，为凝胶提供支撑，负载药物对乙酰氨基酚（AAP），制备了一种新型药物缓释型医用敷料。1实验部分1.1实验材料壳聚糖、甘油磷酸钠（上海生工），京尼平、对乙酰氨基酚（上海源叶生物），自配0.1 mol/L盐酸溶液，无水乙醇（国药），12、19、30、40 m/m的素绉缎真丝织物（杭州无双丝绸）。1.2仪器与设备冷冻干燥机，Nicolet5700傅立叶透射红外光谱仪（美国Nicolet公司），S4800扫描电子显微镜（日本日立公司），Specord S600紫外分光光度计（德国耶拿），作者简介：乔娜，女，1996年生，硕士在读，主要研究方向为纤维材料功能化改性。通信作者：陈宇岳，教授，E-mail：。作者单位：乔娜、林红、陈宇岳，苏州大学纺织与服装工程学院；张德锁，苏州大学现代丝绸国家工程实验室。传统医用敷料常由灭菌脱脂棉、麻布等经加工生产而成，其具备成本低、易生产的特点，但是功能单一，常常无法满足消费者的需求。相对于口服或注射给药，通过体表皮肤给药的方式具有舒适便捷、给药间隔长，以及避免了口服给药造成的肠胃首过效应等优点。水凝胶类敷料是一种新型医用敷料，具有柔软、舒适的特点。壳聚糖/甘油磷酸钠（CS/GP）是一组典型的温敏凝胶组合，常作为药物缓释载体；京尼平为一种新型生物交联剂，其可与氨基自发地产生交联反应，比常用的戊二醛等交联剂具有更低的细胞毒性。天然高分DOI:10.16481/ki.ctl.2023.01.008应用技术Technical Textiles产业用纺织品69纺织导报 China Textile Leader 2023 No.1定在透湿杯上，设置温度为（382），相对湿度为50.0%2.0%，记录透湿量，单位为g/（m224 h）；释药性能测试：将载药凝胶织物放置在200 mL的37 水中对其释药性能进行测试，每隔 1 h取出 3 mL样液并补充水位至200 mL，利用紫外分光光度计对其浓度进行测试，根据式（2）计算出每个时间点的累计释放率，%。累计释放率 200Cn+3Cn1W0100%（2）式（2）中，W0（mg）为凝胶中的药物总量，Cn（mg/mL）和Cn1（mg/mL）分别为第n次和前n1次释放介质中的药物浓度。2结果与讨论2.1凝胶形貌图 2 展示了壳聚糖温敏凝胶的溶胶凝胶转变前后形貌变化。凝胶溶液在室温下为无色透明流动液体，当温度升高到37 时转变为蓝色凝胶固体。这是因为京尼平与壳聚糖上的氨基发生反应，生成一种蓝色色素，反应方程式如图 3 所示，京尼平与壳聚糖之间通过酰胺和叔胺相连接。图 2温敏凝胶的溶胶凝胶转变图 3京尼平与壳聚糖的交联反应方程式2.2红外光谱表征图 4 为壳聚糖、京尼平以及两者交联产物的红外光谱图。壳聚糖和京尼平在中性条件下通过酰胺和叔胺相互连接，红外光谱曲线局部放大部分显示，反应产物在610和720 cm1处出现了仲酰胺的NH伸缩振动峰，在1 020 1 220 cm1处出现了叔胺的CN伸缩振动峰，说明壳聚糖与京尼平之间成功交联。YG141D织物厚度仪（宁波纺织厂），Textest FX3150型全自动透湿仪（瑞典）。1.3实验流程1.3.1改性温敏凝胶的制备将壳聚糖溶解在0.1 mol/L盐酸溶液中，配制质量分数为2.22%的壳聚糖溶液，再逐滴滴入甘油磷酸钠溶液，边滴加边搅拌，直至其pH值为7.1。称取质量为总溶液质量0.01%的京尼平粉末溶解于乙醇溶液，然后滴入上述溶液中，搅拌均匀，得到改性后的温敏凝胶溶液。1.3.2载药凝胶织物的制备将对乙酰氨基酚药物均匀溶解于凝胶溶液中，药物质量浓度为，将素绉缎真丝织物洗净裁剪成适当大小（4 cm12 cm）并烘干称重（M1），浸渍于载药凝胶溶液中，待织物完全浸润，取出称重（M2），根据式（1）计算每块凝胶织物上的总载药量W0。W0（M2M1）（1）1.3.3药物浓度标准曲线分别配制浓度为0.1、1、5、25和50 g/mL的AAP溶液，利用紫外分光光度法测出AAP的特征吸收峰，再测试药物在不同浓度时的吸光度大小。以药物浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，进行线性拟合，拟合结果如图 1 所示，得线性回归方程为y0.061x0.301（R20.998）。图 1药物浓度与吸光度之间的标准曲线1.4测试表征红外光谱测试：采用KBr压片法对壳聚糖、京尼平粉末以及冷冻干燥后的交联产物进行红外测试；SEM表征：将水凝胶复合织物敷料冷冻干燥，剪成适当的大小贴于样品台上，利用S4800扫描电镜对其进行观察；织物厚度测试：根据GB/T 3820 1997纺织品和纺织制品厚度的测定，利用织物厚度仪对原真丝织物以及经冷冻干燥后的凝胶真丝织物进行厚度测试；吸湿透过率测试：根据GB/T 12704.2 2009纺织品 织物透湿性试验方法 第 2 部分：蒸发法，利用自动透湿仪进行织物透湿性能测试，将直径为 7 cm的圆形试样固吸光度/（Lmol1cm1）浓度/（gmL1）0 10 20 30 40 503.53.02.52.01.51.00.5037 壳聚糖京尼平图 4壳聚糖与京尼平交联的红外光谱图透过率/%波数/cm1壳聚糖京尼平水凝胶1 200 1 140 1 080 1 0203 3933 2453 4231 6821 6481 6221 080640 620 600 580740 720 7004 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500应用技术Technical Textiles产业用纺织品70纺织导报 China Textile Leader 2023 No.1参考文献1 胡冰钰，张如全医用敷料的研究现状及相关加工技术J棉纺织技术，2018，46（11）：80842 马宏丹，王露，郭东艳经皮给药系统与新载体的研究进展J陕西中医，2017，38（9）：131913203 孟昭刚，张子璇医用功能性敷料的研究进展J解放军预防医学杂志，2020，38（3）：8889，934 CHENITE A，CHAPUT C，WANG D，et alNovel injectable neutral solutions of chitosan form biodegradable gels in situJBiomaterials，2000，21：215521615 PEERS S，MONTEMBAULT A，LADAVIRE CChitosan hydrogels for sustained drug deliveryJ2020，326：1501636 KILDEEVA N，CHALYKH A，BELOKON M，et alInfluence of genipin crosslinking on the properties of chitosan-based filmsJPolymers，2020，12（5）：doi：10.3390/polym120510867 鲁手涛，周扬，徐海荣，等天然高分子材料水凝胶在伤口敷料中的应用J工程塑料应用，2020，48（2）：139142，1462.3SEM表征图 5 为凝胶整理前后真丝织物形貌变化，从图 5（a）可以看出，原真丝织物表面光滑洁净，经改性凝胶整理后（图 5（b），织物表面被致密的凝胶薄膜层覆盖，图 5（c）为经改性凝胶整理后织物内部形貌，可以明显看出，织物孔隙间的凝胶呈现三维网络结构。（a）原真丝织物 （b）整理后织物表面 （c）整理后织物内部图 5真丝织物经改性凝胶整理前后形貌变化2.4织物厚度变化姆米（m/m）为真丝织物的主要计量单位，其数值越大代表单位面积内织物越厚实、紧密。从图 6 中可以看出，随着织物姆米数的增加，织物厚度越来越大；经改性凝胶整理后，织物的厚度增量均小于0.05 mm，凝胶在织物表面形成极薄的一层。经改性凝胶整理后的真丝织物形成的医用敷料能保有真丝织物原有的轻薄特性。图 6不同姆米真丝织物经改性凝胶整理后厚度变化2.5织物透湿性能变化水蒸汽透过率（WVTR）对医用敷料具有重要意义，水蒸汽的透过过程与材料本身的吸湿性以及纤维间的孔隙等有关。真丝织物具有良好的透湿性能，从图 7 可以得出，经改性凝胶整理后，凝胶在织物表面形成一层薄膜，填充了纤维间的空隙，使得WVTR有所下降，但由于壳聚糖水凝胶极具亲水性，故WVTR依然维持在较高的水平。2.6释药性能测试将改性凝胶整理到12和40 m/m的真丝织物上，测试其对小分子药物对乙酰氨基酚的缓释效果，同时与纯凝胶的释药情况作对比，结果如图 8 所示。从图 8 中可以看出，纯凝胶与凝胶织物的药物释放时长均保持在12 h左右，对药物具有良好的缓释效果。纯凝胶上的药物释放速率较为缓慢，凝胶织物上药物的释放呈现先快速后缓慢的趋势，并且最终累积释放率高于纯凝胶，这表明织物在对凝胶起着支撑作用的同时，也对其内部结构进行调节，使得包裹在凝胶内部的药物更容易释放出来，提高了药物的最