一种压电胶原海绵的制备方法与应用与流程

本发明涉及医用生物材料领域，具体涉及一种压电胶原海绵的制备方法与应用。

背景技术：

1、伤口敷料作为受损皮肤的临时替代物，可吸收、清除创面多余渗出物并充当微生物屏障和外用药物的载体，是创面修复的简单有效手段。如今传统的清创和纱布敷料覆盖方式已经无法满足庞大患者对创面愈合的更高追求。创面修复分为止血、炎症、增殖和成熟4个阶段，涉及机体各种调节通路、细胞和分子的协同分泌释放活动。一般而言急性创面常在2周以内愈合，而慢性创面的特点为反复感染导致相关的酶、活性氧自由基和炎症递质的释放，生长因子活性降低，愈合时间为2周以上。大面积皮肤组织缺损、血管功能不全、压迫、感染和糖尿病等慢性疾病，以及营养或免疫状态受损，这些是导致皮肤创面无法愈合继而向慢性创面转化的主要原因。深度烧伤治疗目前面临着一系列挑战。严重烧伤患者的临床治疗包括清创、自体皮肤移植以及后期一系列用于防感染和促进伤口愈合的医疗护理。鉴于烧伤创面修复的复杂性，深度烧伤创面的愈合往往需要很长的时间。一方面是因为伤口的不规则形状，导致清创难度增加，焦痂清除不完全；另一方面在手术过程中会不可避免地损伤部分健康组织，导致创面微环境更加复杂和严重，进一步延缓了创面愈合。

2、胶原蛋白是临床上常用的伤口敷料，但是，目前市场上胶原主要来自猪和牛等哺乳动物胶原，但是采用猪和牛提取的胶原存在免疫性和病毒性两大问题，而水产来源的胶原蛋白可以有效解决哺乳动物胶原蛋白免疫性和病毒性的问题。

3、电刺激疗法通过在伤口部位施加外部电场来模仿和增强伤口内源性电场的效果，从而加速与修复消炎相关的细胞向伤口中心定向迁移、增值和分化，加快创面的愈合速度。传统的电刺激设备比较笨重，且需要在敷料上引出两条导线连接到电刺激装置上来传递电流，传统的电刺激方式使用非常的不方便。中国专利cn 113262105 b制备的柔性可穿戴的创伤敷料，通过人体的自然活动实现充电，在伤口部位实时产生非直流式电刺激。然而，该柔性可穿戴创伤敷料存在几个缺点，一是制作过程复杂，需要高温退火，蒸镀等操作步骤，不利于大批量的生产；二是，通过人的自然活动来获得电刺激的方式不能控制电流的大小，电刺激的时长很依赖人的活动，不能准确调控对伤口电刺激控制；三是，制备过程需要使用衬底导致创伤敷料的透气性差，不利于伤口的愈合；四是，自供电敷料的稳定性和可靠性方面可能需要进一步地验证。然而，非接触电刺激的方式可以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种压电胶原海绵的制备方法。本发明制备的压电胶原海绵的工艺简单，可大批量制备；透气性和亲水性能好，良好的亲水性使得可以应用在具有大量渗液的伤口处；可以通过调节超声的时长和频率对电刺激的强度和时长进行精确的控制。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供第一方面是提供一种压电胶原海绵的制备方法，具体包括以下步骤：

3、s1、将铌酸钾钠纳米材料与鲥鱼来源的i型胶原分散在水中形成混合溶液；所述混合溶液的温度在1-10℃；

4、s2、向s1混合溶液中加入缓冲溶液，调节温度使其形成水凝胶；

5、s3、将水凝胶冷冻干燥后得到所述压电胶原海绵。

6、进一步地，所述鲥鱼来源的i型胶原选自鲥鱼鳞、鲥鱼皮、鲥鱼膘和鲥鱼骨中的一种或多种。i型胶原的来源不局限于鲥鱼的部位。

7、进一步地，缓冲溶液的选自磷酸盐缓冲溶液(pbs)、柠檬酸磷酸氢二钠缓冲液及hanks平衡盐溶液中的一种或多种；优选为pbs。

8、进一步地，步骤s1中，混合溶液中铌酸钾钠纳米材料与i型胶原的质量比为1：(0.5-6)；例如，2：1、1：1、1：2、1：3、1：4和1：6等，包括但不限于上述所列举比例。优选为1：(0.5-2)。

9、进一步地，步骤s1中，铌酸钾钠纳米材料在混合溶液中的质量体积为1-2％。

10、进一步地，铌酸钾钠纳米材料的粒径范围为50-500nm；优选为200-500nm；更优选为200nm。

11、进一步地，混合溶液与缓冲溶液的体积比为9：1，缓冲溶液的浓度为10倍pbs；目的是维持一个稳定的ph环境，促使胶原蛋白溶解以及凝胶化的过程。

12、进一步地，步骤s2中，所述温度为25-37℃；温度过高会导致胶原蛋白变性，失去生物活性进而影响凝胶的质量和稳定性能；温度过低会影响胶原蛋白的溶解及凝胶化的速度。

13、进一步地，鲥鱼来源的i型胶原的制备方法如下：

14、在1-10℃的冷室下，采用乙酸提取鲥鱼来源的胶原形成胶原溶液，向胶原溶液中加入无机盐进行盐析，把盐析后的溶液透析后冷冻干燥得到所述i型胶原。冷冻干燥和在冷室下进行提取胶原的操作步骤是保持胶原结构。乙酸的浓度为0.1-0.3mol/l，乙酸的浓度会影响i型胶原提取的效率和分子量大小。

15、鲥鱼来源的i型胶原的分子量为100-500kda，低分子的胶原蛋白更容易被皮肤吸收，加速伤口愈合过程。

16、本发明第二方面是提供一种由第一方面所述方法制备得到的压电胶原海绵。

17、本发明第三方面是提供一种由第二方面所述压电胶原海绵在医用生物材料上的应用。

18、进一步地，所述所述医用生物材料为止血敷料。

19、进一步地，所述止血敷料为肝脏和髂动脉止血敷料。

20、进一步地，所述医用生物材料为治疗皮肤损伤的敷料。

21、进一步地，治疗皮肤损伤时还需对敷料施加超声，超声的频率为100-1000khz；超声的时间为5-20min，优选为10-15min。

22、本发明的有益效果：

23、1.本发明采用非接触电刺激的方式，对压电胶原海绵施加超声产生电刺激，电刺激能够协同胶原的抗氧化性、促血管新生等特性促进伤口快速愈合。非接触电刺激的手段能够大大减轻临床应用中的患者的不便，降低电极感染和毒性的风险，可以通过调控超声的频率，时间参数对伤口进行更加精确的治疗。除此之外，压电胶原海绵可以止血，特别是肝脏出血和髂动脉上的止血，这主要是因为胶原亲水性强，能吸附创面渗血，并紧密黏附于创面而形成血痂，并且胶原纤维网能够吸附聚集血小板和凝血因子，激活内外源性凝血机制，故止血效果佳。

24、2.本发明通过简单的混合和冷冻干燥步骤得到所述压电胶原海绵，该方法制备过程简单，操作方便，可以在工艺上大规模推广使用。

25、3.本发明采用的超声驱动海绵压电材料的电刺激过程，不需要考虑产品的稳定性和可靠性。

26、4.本发明制备的胶原海绵具有很好的透气性和亲水性能，高亲水性可以吸口渗出液，加速伤口愈合；良好的透气性可以减少细菌的滋生，降低感染的可能性。

技术特征：

1.一种压电胶原海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，混合溶液中铌酸钾钠纳米材料与i型胶原的质量比为1：(0.5-6)。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，铌酸钾钠纳米材料在混合溶液中的质量体积为1-2％。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述温度为25-37℃。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的方法制备得到的压电胶原海绵。

6.如权利要求5所述的压电胶原海绵在制备医用生物材料中的应用。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述医用生物材料为止血敷料。

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述止血敷料为肝脏和髂动脉止血敷料。

9.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述医用生物材料为治疗皮肤损伤的敷料。

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，还需对所述敷料施加超声，超声的频率为100-1000khz。

技术总结本发明公开了一种压电胶原海绵的制备方法与应用。本发明通过鲥鱼来源的I型胶原与铌酸钾钠压电纳米材料复合制备了压电海绵敷料，该制备方法简单，操作方便，可大批量在工业上生产；纯净来源的I型胶原由于其吸附创面渗血，并紧密黏附于创面而形成血痂，并且胶原海绵纤维网能够吸附聚集血小板和凝血因子，激活内外源性凝血机制，因此具有很好的止血性能。I型胶原与压电材料的协同作用可以实现在伤口愈合方面实现非接触电刺激治疗的应用，促进伤口快速愈合。技术研发人员：肖淼,刘青华,李小云,于延珍,周子俊,韩文静,崔晋嘉,徐悦,唐明亮,须藤直美受保护的技术使用者：苏州健源生物科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5