载柚皮素的海藻酸钠/壳聚糖复合水凝胶

陈晓欣，黄金桦，苟琼友

(五邑大学 纺织材料与工程学院，广东 江门529020)

传统的医用敷料通常由动物皮毛物或者植物纤维制成，如羊毛、纱布、棉片、麻布等。这些材料廉价、易得，能够为创面提供最基本的覆盖作用，因此也常被用作初级和次级敷料，帮助伤口引流。但传统敷料干燥、缺水、纤维容易脱落到伤口中并可能发生反应，影响伤口的愈合。传统敷料材料还容易让病菌等渗入而使伤口受到感染，并且不能保持长时间的药效，因此需要经常更新敷料，无形中加大了材料的成本和换药的工作量。现代医用创伤敷料不仅可以覆盖皮肤表面，而且可以促进伤口组织的多功能化，如创伤表面创造湿润环境，促进组织修复等。水凝胶材料是一种新型敷料，用于医用创伤敷料能为伤口创面提供湿润的环境，与伤口组织有良好的生物相容性，能吸收伤口渗出液，不与受伤部位粘连。

海藻酸钠(sodium alginate，SA)无毒无害，生物相容性好，能够不断吸收渗液直至饱和膨胀成凝胶状，止血的同时还能为创口创造湿润环境，并且可降解性好，移除方便，毫无残留，亲水性强[1]。但由于黏性较低，需要二级敷料来帮助固定。

壳聚糖是一种对人体无毒害、无刺激，具有天然生物相容性的可降解材料，它是甲壳素脱乙酰后的产物[2-4]。近年来，壳聚糖作为一种功能性高分子材料，因其优异的广谱抗菌性以及止血、促愈等多种生理活性作用[5-6]而被广泛关注，并应用于生物医药领域。

柚皮素是二氢黄酮类物质，兼具抗氧化、抗癌、抗炎、抑菌等多种生理功能的药物成分。为了提高柚皮素的利用率，将柚皮素装载到水凝胶微球中[5]，然后再将载柚皮素的水凝胶微球混入到海藻酸钠/壳聚糖复合水凝胶中，以改善药物的理化性质，使水凝胶敷料具有长效抗菌性。

1 试验部分

1.1 主要材料

试验所用的主要材料见表1。

表1 主要试验材料

1.2 仪器

主要试验仪器见表2。

表2 主要实验仪器

1.3 试验过程

1.3.1 载柚皮素微球的制备

制备过程为:

(1)将适量的海藻酸钠/氯化钙分别溶解在适当的去离子水中，用磁力搅拌器搅拌海藻酸钠溶液30 min使其充分溶解，然后称量好的柚皮素少量多次倒入海藻酸钠溶液，边倒入边搅拌，使两者充分混合均匀。

(2)用针筒将海藻酸钠/柚皮素的混合溶液，以1 ml/1 min的速度滴加到匀速搅拌的氯化钙溶液中。

(3)将载柚皮素微球过滤后放置于培养皿中进行冷冻干燥。

微球的制备配方见表3。

表3 试验原料配比单位:g

1.3.2 海藻酸钠/壳聚糖水凝胶的制备[6]

分别用去离子水溶解海藻酸钠和高碘酸钠，然后将高碘酸钠溶液逐滴滴加到海藻酸钠溶液中，反应一定时间加入乙二醇终止反应，反应液在透析袋中透析3 d，然后冷冻干燥，得到白色絮状产物。

1.3.3 复合水凝胶制备

(1)配置PBS溶液:将8 g NaCl，0.2 g KCl，2.9 g磷酸氢二钠，0.2 g磷酸二氢钾于900 ml去离子水中，用1 mol/L的盐酸溶液调节p H值至7.4，然后定容到1 000 ml。

(2)用PBS配置质量分数10%(W/V)的氧化海藻酸钠的水溶液。

(3)用PBS配置质量分数为4%(W/V)的羧甲基壳聚糖水溶液。

(4)将配置好的海藻酸钠混合溶液与羧甲基壳聚糖水溶液，室温下按体积比1∶4混合，并搅拌均匀，在37℃下凝胶30 min。

2 水凝胶的性质测试

2.1 表面形貌观察

试验过程中制备不同柚皮素/海藻酸钠/壳聚糖微球量的复合水凝胶，载入微球的量分别为0，0.8，1.0和1.2 g(此处微球制备时添加了少量壳聚糖，且进行了高压静电喷雾)，将制备好的水凝胶放入真空冷冻干燥机中，冷冻干燥12 h后，取出用剪刀将样品剪一小块，用导电胶固定在样品台上，喷金后，用扫描电子显微镜(SEM)观察其表面形貌。

2.2 力学性能

将不同柚皮素/海藻酸钠/壳聚糖微球的量分散于水凝胶中，微球的量分别为0，0.8，1.0和1.2 g，将载入不同量的柚皮素/海藻酸钠/壳聚糖微球的柚皮素/海藻酸钠/壳聚糖微球复合水凝胶制样，使用万能力学测试机检测不同柚皮素/海藻酸钠/壳聚糖微球复合水凝胶的压缩力，当压缩应力数值达到屈服点后，水凝胶内部出现裂痕，完成相应测试，每组测试10次，求平均值。

2.3 溶胀性能

称取一定质量(Md)的载柚皮素/海藻酸钠/壳聚糖微球复合水凝胶，水凝胶中载入微球的量分别为0，0.8，1.0和1.2 g，将不同微球载入量的柚皮素/海藻酸钠/壳聚糖微球复合水凝胶分别浸泡在4个EP管中，做好标记，置于37℃恒温摇床中进行溶胀测试，并分别在第0、2、4、6、8、10、12、14、16、18 h取样，用滤纸吸去柚皮素/海藻酸钠/壳聚糖微球复合水凝胶表面水分后称量得到水凝胶湿重(Mw)，柚皮素/海藻酸钠/壳聚糖微球复合水凝胶溶胀率按公式计算:SW%=(Mw-Md)/Md×100，式中Mw为湿态水凝胶质量，Md为干态水凝胶质量，SW(%)表示吸水率。

3 结果与讨论

3.1 表面形貌观察

复合水凝胶冻干前后如图1所示，柚皮素微球如图2所示。

图1 复合水凝胶

图2 水凝扫描电镜

3.2 力学性能

添加柚皮素微球后水凝胶的力学性能见表4。

表4 微球的量对水凝胶力学性能的影响

从表4可以看出，随着柚皮素微球量的增加，复合水凝胶的最大应变值呈减小的趋势，微球吸水率越强，复合水凝胶体系中的含水量就越高，韧性越大，压缩变形量就越大；但是加入微球的量过多会导致水凝胶结构松散，影响水凝胶的形成。

3.3 溶胀性能

不同载柚皮素微球的量对复合水凝胶的溶胀性能的影响，试验中设定载入柚皮素微球的量分别为0，0.8，1.0，1.2 g，通过试验测得从无添加微球时的溶胀度最大为260%，载入微球的量为0.8时水凝胶的溶胀度最高溶胀度为250%，载入微球的量为1.0时水凝胶的最高溶胀度为270%，当载入微球的量为1.2 g时水凝胶的溶胀度最高达到了620%，如图3所示。这是因为水凝胶中载入的微球有极强的吸水性引起的，从而能够大大提高水凝胶的吸水性能。对比可直观地得到随着微球载入量的增加，水凝凝胶的溶胀性能明显提高，即水凝胶的吸水性能大大提高。

4 结论

(1)水凝胶敷料通常有一定的冷却能力，能够帮助冷却创面皮肤，减轻患者受损皮肤的烧灼感，并且其材料中的部分原料能够持续吸收伤口渗出物，对机体的刺激性小，触感温和舒缓，因此无需频繁更换，减少了换药的麻烦和可能造成的二次伤害。

(2)不同载柚皮素/海藻酸钠/壳聚糖微球的量对PVA/ODex水凝胶的溶胀性能的影响，随着微球载入量的增加，水凝凝胶的溶胀性能明显提高，即水凝胶的吸水性能大大提高。

(3)随着柚皮素微球量的增加，复合水凝胶的最大应变值呈减小的趋势，微球吸水率越强，复合水凝胶体系中的含水量就越高，韧性越大，压缩变形量就越大。

图3 水凝胶溶胀性能