1 前言壳聚糖是由自然界存在的极其丰富的天然生物材料甲壳素脱乙酰而得的衍生物 ,具有优良的成膜性。壳聚糖膜的应用研究已有人工皮肤膜、药物透皮吸收膜剂、化妆品面膜等 ,其中作为人工皮肤膜的研究最为引人注目。本课题组用壳聚糖制备了烫伤治疗用的人工皮肤膜 ,该膜外观透明柔软 ,机械强度适中 ,具有止血、减少创面渗出等优点 ,但发现透气率太大 ,动物实验外贴烫伤面时 ,导致伤口面干燥结痂 ,达不到应有的最佳效果。为解决透气性问题 ,在不影响其柔软性、生物相容性等特性的基础上 ,我们研制了壳降糖 -聚乙烯醇复合膜 ,利用聚乙烯醇来改善膜的性能 ,其透气性得到很好的改善。现将我们的研究报道如下。2 实验2 .1 试剂和仪器甲壳素 :广东惠州华侨化工厂 ;
聚乙烯醇 :进口分装 ,广州南方化玻公司分装 ;
戊二醛 :2 5%原装进口 ;冰乙酸 :化学纯 ,广东新宁化工厂 ;氢氧化钠 :化学纯 ,天津市化学试剂厂。78- 1 A磁力加热搅拌器 :杭州仪表电机厂 ;光学读数分析天平 :湘仪天平仪器厂 ;乌氏粘度计 ;焦利氏称。2 .2 原料的处理2 .2 .1 甲壳素脱乙酰用文献方法 <1 > 处理甲壳素 ,制成壳聚糖 ,纯化后用滴定法 <2 >测定壳聚糖内的游离氨基含量 ,计算脱乙酰度。2 .2 .2 壳聚糖的纯化用 2 %醋酸溶液解壳聚糖配制成 2 %浓度的壳聚糖溶液 (壳聚糖溶液浓度等于壳聚糖重量与溶液总重量之比 ,下同 ) ,过滤 ,滴入1 0 %氢氧化钠溶液中 ,沉淀析出 ,过滤 ,用蒸馏水洗至中性 ,干燥即得。2 .2 .3 壳聚糖相对分子质量的测定<3>用乌氏粘度计按粘度法测定。<η>=1 .81× 1 0 - 3· M.2 .4 聚乙烯醇 ( PVA- 1 2 4)溶液配制 :PVA- 1 2 4不溶于冷水 ,于 95℃水浴并加磁力搅拌溶解备用。2 .3 壳聚糖溶液的配方选择2 .3.1 壳聚糖溶液浓度选择以 2 %醋酸溶液配制一系列不同浓度的壳聚糖溶液 ,成膜、脱膜、干燥。2 .3.2 交联剂戊二醛用量的选择在壳聚糖成膜溶液中加入不同量的戊二醛配成膜液 ,成膜、脱膜、干燥。2 .3.3 增塑剂甘油的作用在选定浓度的壳聚糖加戊二醛溶液中加入不同量的甘油配成膜溶液 ,成膜、脱膜、干燥。2 .4 复合膜制备在有机玻璃板材上先将壳聚糖膜溶液流延成膜 ,膜干后在其上涂一层等体积不同浓度的 PVA- 1 2 4溶液 ,再干燥成膜。2 .5 混合膜的制备用壳聚糖膜溶液与各浓度的 PVA- 1 2 4溶液等体积混合均匀 ,干燥成膜。2 .6 成膜与脱膜2 .6 .1 成膜 成膜溶液静置消泡后 ,取2 0 m L 缓慢均匀倒入直径为 1 2 cm的培养皿中 ,室温干燥成膜。2 .6 .2 脱膜 膜干燥后 ,用 1 0 %氢氧化钠浸泡 3h后 ,蒸馏水洗至中性 ,揭离培养皿至有机玻璃平面干燥即得。2 .7 检测2 .7.1 吸水率测定吸水率 =膜吸水后重量 -干燥膜重量膜吸水后重量干燥膜重量 :膜干燥到恒重时的重量膜吸水后重量 :膜在蒸馏水中充分浸泡膨胀 ,用滤纸吸去表面水珠后称重而得。2 .7.2 透气率测定称量瓶内装蒸馏水 ,将膜用胶密封于瓶口 ,对照瓶不封膜 ,室温 :2 4℃ ;温度 :秋天、干燥 ,具体数据未测。透气率 =2 4h失水量对照失水量 × 1 0 0 %2 .7.3 扯断强度用焦利氏称测定。膜规格为 2 .5cm×1 .0 cm,膜厚度选为 0 .0 1 3cm,扯断强度用膜扯断时所承受力的大小来表征。3 结果与讨论不同脱乙酰度壳聚糖有不同的性质。据文献报道 <4> ,脱乙酰度在 74%左右的壳聚糖对创伤面愈合效果较好 ,能促进伤口的恢复 ,故我们选用的是 75.1 %脱乙酰度的壳聚糖 ,相对分子质量为 1 .43× 1 0 6。3.1 壳聚糖浓度选择不同浓度的壳聚糖溶液成膜后的情况见表 1。表 1 不同浓度壳聚糖溶液成膜情况壳聚糖液浓度 (% )成膜状况2溶液流延不畅 ,膜粗糙不均1溶液流延较好 ,但膜仍粗糙 ,略有不均0 .8溶液流延很好 ,膜平滑均匀 ,厚度适中0 .5溶液流延很好 ,但所成膜很薄 ,揭离易破 由上表看出 ,成膜液浓度偏大 ,较为粘稠 ,不利成膜 ;而浓度偏小 ,壳聚糖含量少 ,膜太薄 ,不易成膜 ,我们选择 0 .8%的壳聚糖液作成膜液。3.2 交联剂用量选择纯粹壳聚糖液成膜强度不好 ,且在酸性溶液中易溶解。若用交联剂使其分子交联 ,形成网状结构 ,则能提高强度 ,不易溶解。我们选用了毒性小的戊二醛作交联剂。实验中壳聚糖浓度为 0 .8% ,用量为 2 0 m L ,戊二醛浓度为 0 .2 5% ,用量选择见表 2。表 2 戊二醛用量选择戊二醛用量 (m L )成膜性状0 .1 无色透明、均匀、平滑 ,但在酸液中部分溶解0 .2 无色、透明、均匀、平滑、韧度好 ,酸液中不溶0 .5淡黄色 ,均匀、平滑、干燥后较脆1.0黄褐色、平捏则烂 ,不成膜 从表 2可看出 ,以加入 0 .2 5%戊二醛0 .2 m L为宜。戊二醛含量增多 ,造成交联点太多而使膜变脆易碎断 ,太少又不起交联作用3.3 甘油的使用甘油作为保湿剂和增塑剂 ,少量加入能使膜的柔软性增加。在上述实验试剂用量下 ,我们加入 4%甘油 1 m L,膜的各项性能最佳。3.4 聚乙烯醇 <5>改性壳聚糖膜制备复合膜3.4.1 聚乙烯醇液浓度的选择我们用最佳浓度的壳聚糖溶液 ,加入最佳戊二醛量和甘油量配成膜溶液 ,成膜后 ,在此膜上均匀涂上等体积不同浓度的聚乙烯醇液 ,干燥成膜 ,实验结果如表 3:表 3 聚乙烯醇液浓度选择聚乙烯醇浓度 (% )成膜情况透气率 (% )0 .5膜较薄 ,PVA层分布不均匀 6 5 .710 .8膜较薄 ,PVA层分布较均匀 5 9.902膜较适中 ,PVA分布均匀 45 .2 13较厚 ,无色透明 30 .13 聚乙烯醇溶液浓度太小 ,难以均匀成膜 ,也就不能有效改善其透气率 ;而浓度过大 ,致使膜过厚 ,透气率太小 ,亦不适合 ,由上表可看出 ,选用 2 %聚乙烯醇溶液来制备复合膜 ,透气率改善较为理想。作为对照 ,我们制备了相应的壳聚糖 -聚乙烯醇混合膜 ,用制备复合膜相同用量的试剂混合充分 ,一次成膜 ,称之为混合膜。我们在制备复合膜过程中 ,发现在玻璃板上涂膜效果不佳 ,壳聚糖膜呈龟裂状 ,聚乙烯醇分布不均匀 ,而在有机玻璃平板上壳聚糖成膜再涂层 ,则完全可避免此缺点 ,所得复合膜平整、均匀。这可能是由于有机玻璃中的含氧基团 (酯键 )和壳聚糖分子中的羟基、氨基等形成氢键 ,结合紧密 ,聚乙烯醇溶液中的水分不至于使壳聚糖膜起皱而导致膜凹凸不平 ,使聚乙烯醇分布不均匀。3.4.2 膜的性能检测3.4.2 .1 将复合膜浸泡于蒸馏水中 2 4h,复合膜未见溶解、分层 ,在水中柔软透明 ,说明壳聚糖膜和聚乙烯醇膜结合紧密。这是因为聚乙烯醇分子中含有大量羟基 ,而壳聚糖分子中也含有大量羟基和氨基 ,相互之间能形成较强的氢键 ,同时 ,两种物质均为高分子化合物 ,在界面上的侧链能互相渗透彼此 ,使得复合膜不会分离成两层膜。3.4.2 .2 我们对壳聚糖膜 ,混合膜和复合膜分别进行了透气率 ,吸水率和扯断强度实验 ,实验结果见表 4,表中数据均为平均数。表 4 膜的性能检测膜透气率 (% )含水率扯断强度 (kg)壳聚糖膜 70 .5 49.0 6 .92混合膜 6 1.96 0 .0 8.6 5
复合膜 45 .2 0 6 8.89.19 由表 4中数据可见 ,复合膜的透气率得到很好的改善 ,同时吸水率也有显著增加 ,这对于膜吸收伤口渗出液更为有利 ,而且膜改性后机械强度也有很好的提高 ,所有数据显示改性是有效的。从表 4还能看出 ,混合膜的各方面性能也都得到较好的改善 ,但合成高分子材料聚乙烯醇在生物相容性上要差于天然高分子材料壳聚糖 ,而膜在应用于人工皮肤时最主要的考虑首先就是生物相容性。
壳聚糖 -聚乙烯醇复合膜即能保持壳聚糖膜的抗炎、止血和良好的生物相容性 ,又能吸收创面渗出物 ,避免伤口干燥 ,促进伤口的恢复。所以无论是从膜物理性能的改善还是从膜的实际应用考虑 ,复合膜均优于混合膜。壳聚糖-聚乙烯醇复合膜的研制@丁盈红$广东药学院药学系!广州510224
@黄爱芬$广东药学院药学系!广州510224
@李婉湘$广东药学院药学系!广州510224壳聚糖;;聚乙烯醇;;复合膜;;透气率在壳聚糖膜的基础上 ,用聚乙烯醇成功改性了壳聚糖膜 ,研制出复合膜 ,使膜的透气率、含水率均得到很好的改善<1> 黄亦武,陆放.甲壳胺及N-乙酰葡糖胺抑制人成纤维细胞增殖的研究
.中国海洋药物,1994,13(2):36.
<2> Jan,Knapczyk.用于制药及生物医学中的甲壳胺的质量要求.中国海洋药物,1993,12(4):53.
<3> 蒋苏洪,林瑞洵.甲壳胺和卡拉胶在溶液中的反应及其复合物性质.中国海洋药物,1994,13(1):19.
<4> 屈步华,李德平,吴晴斋,等.甲壳胺对二度冻伤治疗作用的初步研究.中国海洋药物,1993,12(1):33.
<5> 郑俊民.药用高分子材料学,北京:中国医药科技出版社,1993,99结果如表 3:表 3 聚乙烯醇液浓度选择聚乙烯醇浓度 (% )成膜情况透气率 (% )0 .5膜较薄 ,PVA层分布不均匀 6 5 .710 .8膜较薄 ,PVA层分布较均匀 5 9.902膜较适中 ,PVA分布均匀 45 .2 13较厚 ,无色
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