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天花粉多糖/黄芪多糖水凝胶的制备及性能的评价

闫金鑫  
【摘要】:糖尿病足溃疡具有病程长、难治愈、致残率高等特点,严重影响患者的生活质量。水凝胶具有良好的保水性能和生物相容性,用于创面敷料有很好的前景。但目前的水凝胶材料本身无活性,在治疗糖尿病足溃疡时需要载入多种药物和细胞,导致敷料的机械强度、保水性等性能受到影响,所以该类水凝胶敷料未被用于临床,使用本身具有活性的功能材料制备水凝胶是解决上述问题的方法之一。中药多糖具有调节免疫、降血糖、抗菌等多种药理活性,是良好的候选材料。因此,本研究选择具有降糖活性和抑菌活性的中药天花粉多糖/黄芪多糖,用共价交联和双交联的方法制备多糖水凝胶,并对其性能进行评价。利用共价交联法制备天花粉多糖/黄芪多糖水凝胶。采用超声波法和水提醇沉法分别提取天花粉多糖、黄芪多糖,对复方多糖(天花粉:黄芪=1:3,m/m)进行氧化,对壳聚糖羧甲基化,制备出含有不同浓度N,O-羧甲基壳聚糖的多糖水凝胶(OPCH),并对制备的多糖水凝胶进行性能评价及抑菌活性研究。微观形态结果显示,OPCH具有清晰的孔隙结构,孔径的范围从几十到几千微米,网孔状结构相互贯穿在每个水凝胶样品。2%OPCH~10%OPCH水凝胶的孔隙结构依次减少,孔径逐渐变小,结构的紧密度依次增加;在同一pH条件下,多糖水凝胶溶胀率逐渐降低;在pH=1.2时,多糖水凝胶的降解率依次增加;在pH=7.4时,多糖水凝胶的降解率依次降低;流变学实验结果表明,五种水凝胶的储能模量在55~426pa,这表明制备的水凝胶具有一定的机械强度;抑菌活性的结果显示,氧化天花粉多糖、氧化黄芪多糖和天花粉/黄芪多糖水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有一定的抑制作用。用天花粉多糖/黄芪多糖水凝胶浸提液测试细胞毒性,细胞的存活率都在80%以上,达到敷料材料要求;而且多糖水凝胶表面种植骨髓间充质干细胞显示凝胶对骨髓间充质干细胞具有一定的促增殖作用。实验中在共价交联法制备的天花粉多糖/黄芪多糖水凝胶基础上加入一定量的海藻酸钠混合均匀,将其放入在含有氯化钙的培养皿中,制备出不同的天花粉多糖/黄芪多糖水凝胶(OPCH-SA),并对该水凝胶进行性能评价。结果表明,OPCH-SA的溶胀率、降解率、失水率等都较OPCH低,微观形态表明,OPCH-SA孔隙率低,孔径较小,结构的紧密度增加。在同一pH条件下,OPCH-SA的溶胀率逐渐降低;在pH=1.2时,OPCH-SA的降解率依次增加,在pH=7.4时,降解率依次降低;流变学实验结果表明,2%OPCH-SA储能模量在96~131Pa,机械强度增加,2%OPCH与2%OPCH-SA的机械强度存在显著性差异。将OPCH-SA通过熔融挤出式3D打印机打印出三种不同形状的OPCH-SA,以牛血清蛋白(BSA)为药物释放模型,研究形状对蛋白药物释放的影响。体外蛋白释放结果表明,在168小时,随着N,O-羧甲基壳聚糖浓度的增加,OPCH-SA对BSA的累积释放量依次降低,且2%OPCH-SA~10%OPCH-SA之间存在显著性差异;在pH 7.4的条件下,圆形OPCH-SA的累积释放量在7天内达到80.06±0.17%,方形和矩形OPCH-SA的累积释放量不超过60%。在pH 1.2的条件下,圆形OPCH-SA的累积释放量在168小时内达到89.05±1.13%,方形和矩形释放速率不超过80%。三种不同形状的OPCH-SA在酸性或碱性条件下对BSA的释放存在显著性差异。综上所述,中药多糖可以利用共价交联和双交联的方法制备出不同性能的水凝胶,通过控制羧甲基壳聚糖的浓度以及凝胶和创面接触的形状来控制药物的释放速度。结果表明,共价交联法制备的多糖水凝胶具有良好的生物相容性和生物学活性;双交联法制备的多糖水凝胶可以通过3D打印加工。


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