一种用于伤口无瘢痕愈合的三层结构敷料及其制备方法

1.本发明涉及生物医用材料技术领域，尤其涉及一种用于伤口无瘢痕愈合的三层结构敷料及其制备方法。


背景技术：

2.皮肤是人体最大的组织器官，同时与外界接触面积最大，发生创伤的情况也最为常见，对于深度的皮肤损伤，目前最优化的治疗方案为植皮手术，自体皮肤的移植是目前效果最好的临床疗法，但也存在很多问题，例如供体不足和造成患者正常皮肤组织二次损伤等。目前国内外人工真皮产品如pelnac、lando在临床应用较为广泛，但价格昂贵，不能诱导真皮组织生成，实际修复效果不理想，最终仍需要植皮手术。
3.目前针对较为深层次的皮肤真皮损伤，采用仿生结构的敷料来诱导皮肤再生，其技术核心为根据皮肤结构设计具有梯度结构和组成的伤口敷料支架材料，目前研究主要集中于以下几个方面：1、材料选择，常用的材料有聚乳酸、明胶、壳聚糖等。研究者还在尝试使用天然材料制备梯度伤口敷料；2、制备方法，常用的制备方法包括电纺丝法、溶液浸渍法、压力过滤法等，其中电纺丝法制备的梯度伤口敷料具有较好的成膜性和可控释药性；3、功能设计，根据不同的应用需求，研究者设计了各种功能的梯度伤口敷料，如促进愈合、抗感染、止痛等。
4.然而，目前梯度伤口敷料的研究仍存在大量问题，如制备工艺复杂、成本高昂、稳定性差、长期作用机制尚不明确等，同时其治疗效果也存在修复性能不佳，愈合速度慢、且易形成瘢痕等问题。


技术实现要素：

5.针对以上现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于伤口无瘢痕愈合的三层结构敷料及其制备方法，可改善伤口愈合环境，愈合速度快、瘢痕率低。
6.为实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：
7.一方面，本发明提供一种用于伤口无瘢痕愈合的三层结构敷料，包括依次层叠设置的支撑层、水凝胶层和外层；支撑层为脱细胞基质交联支架层，水凝胶层为负载药物的微球复合水凝胶，外层为聚合物静电纺丝膜。
8.优选的，脱细胞基质为刺豚皮肤的脱细胞基质或猪跟腱脱细胞基质。
9.优选的，负载药物的微球复合水凝胶由负载药物的微球与甲基丙烯酸改性明胶交联得到。
10.优选的，微球负载的药物为积雪草苷、肝素钠、角鲨烯中的至少一种。
11.优选的，负载药物的微球为plga微球。
12.优选的，聚合物静电纺丝膜为聚乳酸静电纺丝膜、聚己内酯静电纺丝膜、聚(乳酸-羟基乙酸)静电纺丝膜中的至少一种。
13.本发明提供的三层结构敷料，每一层厚度必须严格控制，从而发挥作用，单层太薄
无法实现其预期的功能，任意层太厚都会导致其他层功能受影响。优选的，支撑层的厚度为3-6mm，所述水凝胶层的厚度为1-3mm，所述外层的厚度为0.2-0.4mm。
14.另一方面，本发明还提供一种上述三层结构敷料的制备方法，包括以下步骤：
15.s1.将负载药物的微球、甲基丙烯酸改性明胶与光引发剂混合，在紫外光条件下进行交联固化，得到负载药物的微球复合水凝胶层；
16.s2.将脱细胞基质材料与交联剂混合，得到预交联溶液，并将预交联溶液倒入s1的复合水凝胶层表面，经冷冻干燥，得到水凝胶层和支撑层的双层复合物；
17.s3.配制聚合物静电纺丝液，利用静电纺丝工艺制备得到聚合物静电纺丝膜；
18.s4.将步骤s3制备的聚合物静电纺丝膜覆盖在步骤s2制备的双层复合物的水凝胶层表面，得到三层结构敷料。
19.优选的，步骤s1中，所述负载药物的微球、甲基丙烯酸改性明胶与光引发剂的质量比为(10～20)：(1～3)：0.05。
20.优选的，步骤s2中交联剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺/n-羟基丁二酰亚胺(nhs/edc)的混合物。
21.优选的，步骤s3中，聚合物静电纺丝液是浓度为5％-15％的聚合物/二氯甲烷溶液；静电纺丝工艺的电压为：+10kv/-8kv，喷液速度：0.8～1.5ml/h。
22.本发明的有益效果是：
23.1、本发明提供的具有三层结构的伤口敷料材料，其中脱细胞基质交联支架用于细胞迁移黏附和诱导组织再生，微球复合水凝胶用于负载药物调控伤口愈合环境和保持伤口湿润，聚合物静电纺丝膜为静电纺丝薄膜，利于伤口透气、且隔绝水分、防止感染。
24.2、本发明的三层结构之间同时存在相互的关联，其中最外层的静电纺丝膜可以有效保护内层水凝胶的水分散失，从而实现长时间的伤口湿润愈合环境，进一步的水凝胶的药物缓释可以有效促进最底层脱细胞基质支架对于细胞增殖过程中出现的炎症反应的抑制，调整伤口愈合环境。故，本发明通过三层结构的协同作用，可以有效促进伤口的快速愈合，减少瘢痕形成。
25.3、本发明负载药物的微球复合水凝胶由药物负载的微球与甲基丙烯酸改性明胶通过光引发交联制备，相比普通的水凝胶载药，其载药量更高，且可以实现药物的缓慢释放。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单的介绍。
27.图1为本发明一种用于伤口无瘢痕愈合的三层结构敷料的结构示意图；
28.其中，1、支撑层；2、水凝胶层；3、外层。
29.图2为本发明不同材料的微球对药物的释放效果图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的
实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
31.如图1所示，本发明提供一种用于伤口无瘢痕愈合的三层结构敷料，包括依次层叠设置的支撑层1、水凝胶层2和外层3；其中，支撑层为脱细胞基质交联支架层，水凝胶层为负载药物的微球复合水凝胶，外层为聚合物静电纺丝膜。
32.在一些优选的实施方式中，脱细胞基质为刺豚皮肤的脱细胞基质或猪跟腱脱细胞基质。
33.在一些优选的实施方式中，负载药物的微球复合水凝胶由负载药物的微球与甲基丙烯酸改性明胶交联得到。
34.在一些优选的实施方式中，微球负载的药物为积雪草苷、肝素钠、角鲨烯中的至少一种，形成包括但不限于积雪草苷@plga微球、肝素钠@plga微球、角鲨烯@plga微球或积雪草苷@pla微球、肝素钠@pla微球、角鲨烯@pla微球，或积雪草苷@pcl微球、肝素钠@pcl微球、角鲨烯@pcl微球等。
35.在一些更优选的实施方式中，负载药物的微球为plga微球，即聚(乳酸-羟基乙酸)微球。
36.在一些优选的实施方式中，聚合物静电纺丝膜为聚乳酸(pla)静电纺丝膜、聚己内酯(pcl)静电纺丝膜、聚(乳酸-羟基乙酸)(plga)静电纺丝膜中的至少一种。
37.本发明还提供一种用于伤口无瘢痕愈合的三层结构敷料的制备方法，包括以下步骤：
38.s1.将负载药物的微球、甲基丙烯酸改性明胶与光引发剂以(10～20)：(1～3)：0.05的质量比混合，在紫外光条件下进行交联固化，得到负载药物的微球复合水凝胶层；
39.s2.将脱细胞基质材料与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺/n-羟基丁二酰亚胺(edc/nhs)混合，得到预交联溶液，并将预交联溶液倒入步骤s1的复合水凝胶层表面，经冷冻干燥，得到水凝胶层和支撑层的双层复合物；
40.s3.配制浓度为5％-15％的聚合物/二氯甲烷溶液，利用静电纺丝工艺制备得到聚合物静电纺丝膜，静电纺丝工艺的电压为：+10kv/-8kv，喷液速度：0.8～1.5ml/h；
41.s4.将步骤s3制备的聚合物静电纺丝膜覆盖在步骤s2制备的双层复合物的水凝胶层表面，得到三层结构敷料。
42.为了阐述本发明，以下以具体实施例进行阐述。应当理解这些实施例仅用于说明性目的并且不应被理解为以任何方式限制本发明。
43.实施例1
44.一种用于伤口无瘢痕愈合的三层结构敷料，包括依次层叠设置的支撑层、水凝胶层和外层；其中，支撑层为脱细胞基质交联支架层，厚度为6mm，水凝胶层为负载药物的微球复合水凝胶，厚度为3mm，外层为聚合物静电纺丝膜，厚度为0.4mm。
45.其制备方法如下：
46.s1.将8mg的积雪草苷溶于2ml甲醇溶液中，然后将溶液倒入10ml浓度为10wt％的聚(乳酸-羟基乙酸)(plga)/二氯甲烷溶液中，5000rpm乳化90s得到初乳溶液，将初乳溶液倒入50ml浓度为4wt％的聚乙烯醇溶液中，3000rpm乳化3min得到复乳溶液，将复乳溶液倒入500ml浓度为0.4wt％的聚乙烯醇溶液中，800rpm磁力搅拌4h，离心后去离子水洗涤三次，
冷冻干燥，得到积雪草苷@plga微球；
47.s2.配制浓度为20wt％的甲基丙烯酸酐改性明胶(gelma)，加入3wt％的积雪草苷@plga微球，4℃条件下超声分散30min后，加入0.05wt％的光引发剂2959(2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮)，倒入模具中，控制液体厚度为3mm，然后在305nm紫外光条件下固化10min，得到积雪草苷@plga微球复合水凝胶层，在-20℃下冷冻备用；
[0048]
s3.将切碎的刺豚皮肤组织分别用0.8％的甘胆酸钠、0.7％硫酸溶液和400ppm胰蛋白酶浸泡处理，处理后的溶液透析3天得到脱细胞基质材料。向浓度为0.8wt％的脱细胞基质材料中，加入50mm和25mm的edc/nhs，得到预交联溶液，并将预交联溶液倒入步骤s2制得的复合水凝胶表面，控制厚度为6mm，冷冻干燥后得到水凝胶层和支撑层的双层复合物；
[0049]
s4.配制浓度为10％的聚乳酸/二氯甲烷溶液，利用静电纺丝工艺，在电压为：+10kv/-8kv，喷液速度：0.8～1.5ml/h的条件下，制备得到静电纺丝膜；
[0050]
s5.步骤s4制备的聚合物静电纺丝膜覆盖在步骤s3制备的双层复合物的水凝胶层表面，得到三层结构敷料。
[0051]
实施例2
[0052]
按照与实施例1相同的方法制备三层结构敷料，不同之处在于，支撑层厚度为6mm，负载药物的微球复合水凝胶层厚度为1mm，聚合物静电纺丝膜层厚度为0.2mm。
[0053]
实施例3
[0054]
按照与实施例1相同的方法制备三层结构敷料，不同之处在于，复合水凝胶层厚度为0.5mm。
[0055]
实施例4
[0056]
按照与实施例1相同的方法制备三层结构敷料，不同之处在于，复合水凝胶层厚度为5mm。
[0057]
实施例5
[0058]
按照与实施例1相同的方法制备三层结构敷料，不同之处在于，聚合物静电纺丝膜厚度为0.1mm。
[0059]
实施例6
[0060]
按照与实施例1相同的方法制备三层结构敷料，不同之处在于，聚合物静电纺丝膜厚度为0.5mm。
[0061]
实施例7
[0062]
与实施例1不同之处在于，步骤s1制备的负载药物的微球为积雪草苷@pla微球。
[0063]
实施例8
[0064]
与实施例1不同之处在于，步骤s1制备的负载药物的微球为肝素钠@plga微球。
[0065]
实施例9
[0066]
与实施例1不同之处在于，将步骤s3中的刺豚皮肤的脱细胞基质替换为猪跟腱脱细胞基质。
[0067]
对比例1
[0068]
与实施例1不同之处在于，支撑层使用聚乳酸水刺无纺布替代。
[0069]
对比例2
[0070]
与实施例1不同之处在于，水凝胶层使用常规的海藻酸钙水凝胶替代。
[0071]
评价测试：
[0072]
(1)药物缓释效果
[0073]
选取积雪草苷@pla、积雪草苷@pcl、积雪草苷@plga三种微球，在37℃的pbs溶液中(ph＝7.4)中持续释放，测试不同微球的药物释放速率。结果如图2所示，从图2可以看出，当负载药物的微球为plga微球时，药物的释放速率最慢，达到缓释效果，从而能够有效抑制最底层脱细胞基质支架对于细胞增殖过程中出现的炎症反应。
[0074]
(2)伤口愈合效果
[0075]
选取39只周龄为7～8、体重为200-230g的大鼠，首先对大鼠后部脊椎右侧进行消毒和剃毛处理，然后选取背部皮肤缺损作为伤口模型。
[0076]
利用手术刀切除直径为15mm的伤口，其中阳性对照组为原皮肤重新缝合，阴性对照为普通纱布处理；实验组则采用实施例1～9和对比例1-2进行伤口处理。每组设计3只平行样本，观察10天后伤口愈合情况，结果如表1所示。
[0077]
表1伤口敷料的皮肤修复结果
[0078][0079][0080]
上表中，a表示伤口无炎症反应，完全愈合无瘢痕；b：伤口有部分炎症反应，完全愈合无明显瘢痕；c：伤口有炎症反应，完全愈合有明显瘢痕；d：伤口有炎症反应，未完全愈合。
[0081]
由表1可知，本发明实施例制备的具有三层结构的敷料可用于伤口的无瘢痕愈合。实施例1和实施例3-4相比，可以看出水凝胶层厚度对皮肤修复效果有影响，较薄会起不到明显的功能，较厚将影响其他功能层的作用，从而发生部分炎症。
[0082]
实施例1和实施例5-6相比，表明聚合物静电纺丝膜的厚度也有明显影响，较薄将无法显著发挥其阻隔伤口感染作用，较厚将不利于伤口透气，从而影响水凝胶层发挥作用。
[0083]
与实施例1相比，实施例7的小鼠伤口有部分炎症反应，这是由于当负载药物的微球为pla微球时，药物释放速率较快所导致。
[0084]
实施例8与实施例1相比，可以看出，实施例8的治疗效果不及实施例1，表明当负载的药物为积雪草苷时优于肝素钠。
[0085]
对比例1与实施例1相比，当支撑层为常规的无纺布层时，伤口有炎症反应，且完全愈合后有明显瘢痕，表明本发明使用脱细胞基质交联支架层作为支撑层用于与伤口接触所作出的技术贡献。
[0086]
对比例2与实施例1相比，当中间层为海藻酸钙凝胶层时，伤口有明显的炎症反应并形成瘢痕，表明本发明使用负载药物的微球复合水凝胶作为中间层能够通过缓释药物抑制炎症，并且调整伤口愈合环境，避免瘢痕形成。
[0087]
需要说明的是，以上各实施例均属于同一发明构思，各实施例的描述各有侧重，在个别实施例中描述未详尽之处，可参考其他实施例中的描述。
[0088]
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种用于伤口无瘢痕愈合的三层结构敷料，其特征在于，包括依次层叠设置的支撑层、水凝胶层和外层；所述支撑层为脱细胞基质交联支架层，所述水凝胶层为负载药物的微球复合水凝胶，所述外层为聚合物静电纺丝膜。2.根据权利要求1所述的用于伤口无瘢痕愈合的三层结构敷料，其特征在于，所述脱细胞基质为刺豚皮肤的脱细胞基质或猪跟腱脱细胞基质。3.根据权利要求1所述的用于伤口无瘢痕愈合的三层结构敷料，其特征在于，所述负载药物的微球复合水凝胶由负载药物的微球与甲基丙烯酸改性明胶交联得到。4.根据权利要求3所述的用于伤口无瘢痕愈合的三层结构敷料，其特征在于，所述负载药物的微球为plga微球。5.根据权利要求3所述的用于伤口无瘢痕愈合的三层结构敷料，其特征在于，所述微球负载的药物为积雪草苷、肝素钠、角鲨烯中的至少一种。6.根据权利要求1所述的用于伤口无瘢痕愈合的三层结构敷料，其特征在于，所述聚合物静电纺丝膜为聚乳酸静电纺丝膜、聚己内酯静电纺丝膜、聚(乳酸-羟基乙酸)静电纺丝膜中的至少一种。7.根据权利要求1所述的用于伤口无瘢痕愈合的三层结构敷料，其特征在于，所述支撑层的厚度为3-6mm，所述水凝胶层的厚度为1-3mm，所述外层的厚度为0.2-0.4mm。8.根据权利要求1～7任一项所述的用于伤口无瘢痕愈合的三层结构敷料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.将负载药物的微球、甲基丙烯酸改性明胶与光引发剂混合，在紫外光条件下进行交联固化，得到负载药物的微球复合水凝胶层；s2.将脱细胞基质材料与交联剂混合，得到预交联溶液，并将所述预交联溶液倒入所述复合水凝胶层表面，经冷冻干燥，得到水凝胶层和支撑层的双层复合物；s3.配制聚合物静电纺丝液，利用静电纺丝工艺制备得到聚合物静电纺丝膜；s4.将步骤s3制备的聚合物静电纺丝膜覆盖在步骤s2制备的双层复合物的水凝胶层表面，得到所述三层结构敷料。9.根据权利要求8所述的用于伤口无瘢痕愈合的三层结构敷料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述负载药物的微球、甲基丙烯酸改性明胶与光引发剂的质量比为(10～20)：(1～3)：0.05。10.根据权利要求8所述的用于伤口无瘢痕愈合的三层结构敷料的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述聚合物静电纺丝液是浓度为5％-15％的聚合物/二氯甲烷溶液；所述静电纺丝工艺的电压为：+10kv/-8kv，喷液速度：0.8～1.5ml/h。

技术总结
本发明公开了一种用于伤口无瘢痕愈合的三层结构敷料及其制备方法，该三层结构敷料包括依次层叠设置的支撑层、水凝胶层和外层；所述支撑层为脱细胞基质交联支架层，所述水凝胶层为负载药物的微球复合水凝胶，所述外层为聚合物静电纺丝膜。其中脱细胞基质交联支架用于细胞迁移黏附和诱导组织再生，微球复合水凝胶用于负载药物调控伤口愈合环境和保持伤口湿润，聚合物静电纺丝膜为静电纺丝薄膜，利于伤口透气、且隔绝水分、防止感染。本发明通过三层结构之间的协同作用可以有效促进伤口的快速愈合，减少瘢痕形成。减少瘢痕形成。减少瘢痕形成。


技术研发人员：樊李红 刘爽 褚莹莹 陈田田 尤晨凯 黎明
受保护的技术使用者：武汉理工大学三亚科教创新园
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/9/5