生物活性礦物質(zhì)材料及其在軟組織潰瘍、長期糜爛、傷口細(xì)胞再生和抑制黑素瘤的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生物活性礦物質(zhì)材料及其在潰瘍及糜爛性傷口敷料中的應(yīng)用，特別是涉及在軟組織長期糜爛性傷口敷料中的應(yīng)用，屬生物材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]生物活性礦物質(zhì)材料的發(fā)現(xiàn)已有40多年的歷史，目前已廣泛應(yīng)用于臨床，如牙科、頌面科學(xué)和整形外科等。其能夠與骨組織間形成骨性鍵和，促進(jìn)骨組織生長、骨缺損的愈合，同時(shí)又能促進(jìn)軟組織的生長愈合，具有抗菌消炎的作用。臨床研究表明，生物活性礦物質(zhì)材料能夠促進(jìn)傷口的愈合，如糖尿病皮膚潰瘍、口腔潰瘍以及燒傷皮膚治療等。
[0003]生物活性礦物質(zhì)材料的優(yōu)良特性歸因于其表面活性。研究表明，生物活性礦物質(zhì)材料一旦與體液接觸就立即發(fā)生表面化學(xué)反應(yīng)，主要包括活性礦物質(zhì)材料中的Ca2+離子與體液中的H+發(fā)生離子交換，形成表面S1-OH，進(jìn)而縮合形成多孔的二氧化硅網(wǎng)絡(luò)富集層，隨后在其表面形成羥基磷灰石層。材料表面的二氧化硅富集層和羥基磷灰石層為生物活性礦物質(zhì)材料與創(chuàng)傷部位的結(jié)合提供了靶位點(diǎn)，可以促進(jìn)細(xì)胞和蛋白的吸附。另外，材料中釋放的S142和Ca2+離子還可以促進(jìn)生長因子的生成、促進(jìn)細(xì)胞的增殖、分化及活化細(xì)胞基因表達(dá)。生物活性礦物質(zhì)材料通過其對(duì)調(diào)節(jié)誘發(fā)細(xì)胞周期開始和進(jìn)程的基因的控制，可以促進(jìn)人體組織的形成。
[0004]治療長期糜爛性傷口是醫(yī)學(xué)界難題之一，目前還沒有有效而便捷的藥物治療方法。對(duì)于重癥病人，只能通過住院進(jìn)行每天清洗傷口、消毒、換藥來治療。近年來，國內(nèi)外開始采用生長因子來促進(jìn)創(chuàng)傷的愈合治療，但生長因子主要從異體異源中提取，所以存在引入病毒感染的可能性。生物活性礦物質(zhì)材料能促進(jìn)軟組織細(xì)胞生長因子的生成，為傷口處的愈合提供了內(nèi)源性細(xì)胞生長因子。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明利用生物活性礦物質(zhì)材料可以促進(jìn)軟組織愈合，刺激細(xì)胞增殖、活化細(xì)胞基因表達(dá)、誘導(dǎo)生長因子生成及分泌的特性，以及其抗菌消炎的作用，將其引入到凝膠中治療軟組織長期糜爛性傷口，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)傷和潰瘍無疤痕修復(fù)和細(xì)胞再生。
[0006]本發(fā)明的生物活性礦物質(zhì)材料包括36% S12, 5% Na2O, 20% Ca0U5% P205、5%醫(yī)用羧甲基殼聚糖、5%醫(yī)用透明質(zhì)酸鈉、10 % PEG (聚乙二醇)、2%尿囊素和2 %生育酚乙酸酯(質(zhì)量百分比)。
[0007]對(duì)制備治療軟組織潰瘍及長期糜爛傷口敷料中的應(yīng)用。本發(fā)明的目的在于提供一種不同組分、不同制備方法的生物活性礦物質(zhì)材料在軟組織潰瘍及長期糜爛傷口中細(xì)胞再生應(yīng)用，5%醫(yī)用羧甲基殼聚糖由于胺基質(zhì)子化而使殼聚糖在稀酸溶液中帶電基團(tuán)增多，聚電解質(zhì)電荷密度增加，其結(jié)果必將導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)，性質(zhì)和性能上的變化，、本發(fā)明的產(chǎn)品可以凝膠形態(tài)直接達(dá)到糜爛腺管內(nèi)，經(jīng)過降解變成覆膜起到抗菌消炎作用，有良好生物相容性、可降解性和組織修復(fù)效果，對(duì)傷口粘膜沒有刺激，并能激活人體修復(fù)細(xì)胞，止血，促進(jìn)傷口愈合，且能聽收創(chuàng)面滲液，保持創(chuàng)面潮濕使痂皮軟化，大大減少脫痂時(shí)的出血現(xiàn)旬，對(duì)手術(shù)創(chuàng)面、物理治療后創(chuàng)面的修復(fù)及保護(hù)有很好的效果。通過實(shí)際的臨床應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，生物活性礦物質(zhì)材料粉體作為敷料單獨(dú)使用時(shí)對(duì)糖尿病潰瘍、口腔潰瘍、宮頸糜爛、脂肪液化性傷口、褥瘡、竇道、性病潰瘍、痔瘡等軟組織潰瘍及其長期糜爛有明顯的治療和細(xì)胞再生的作用。
[0008]但是上述發(fā)明中使用的生物活性礦物質(zhì)材料含有磷和鈉。磷的存在主要目的是提高生物活性材料的生物活性，而鈉的存在使得產(chǎn)品在與傷口接觸是PH值上升較快，對(duì)于創(chuàng)口附近的細(xì)胞具有殺傷作用，形成弱堿性滅菌環(huán)境，利于細(xì)胞增殖。本發(fā)明中的磷、鈉成離子存在，在遇到體液后，迅速形成離子交換，其作用機(jī)理為:
[0009]1.以上制成的凝膠的做NA+和K +離子等與溶液(體液)中H +以及H 30+離子迅速交換，如:
[0010]S1-0-Na++0H — S1-OH ++Na++0H
[0011]2.S1-O-Si鍵，被溶液打斷，在界面外形成許多S1-OH ;
[0012]3.S1-OH的聚合反應(yīng)在創(chuàng)傷或者潰瘍表面形成一富3102的多孔的肢體層；
[0013]S1-0H+0H-Si ^ S1-O-S1-+H2O
[0014]4.Ca2+和P043來源以上制成凝膠內(nèi)或來源與溶液中，在富S12肢體層上聚集形成CaO-P2O5無定型相層
[0015]5.隨著OH和C03 2從溶液中引出，CaO-P 205無定向相層將轉(zhuǎn)變成含碳的羥基灰石(HCA)多晶體，吸附在創(chuàng)傷或潰瘍表面，達(dá)到保護(hù)創(chuàng)傷或潰瘍表面和殺滅厭氧菌等細(xì)菌。
[0016]類似的，根據(jù)生物活性礦物質(zhì)材料可以促進(jìn)生長因子的生成、促進(jìn)細(xì)胞的增殖、分化、活化細(xì)胞基因表達(dá)及其抗菌消炎的作用，以顆粒度小于10微米的生物活性礦物質(zhì)材料粉體作用于軟組織潰瘍和長期糜爛性創(chuàng)口。具體方法是將生物活性礦物質(zhì)材料凝膠直接涂敷在創(chuàng)口處。該生物活性礦物質(zhì)材料的化學(xué)組成的質(zhì)量比為36% S12, 5% Na2O, 20% CaO,15% P205、5%醫(yī)用羧甲基殼聚糖、5%醫(yī)用透明質(zhì)酸鈉、10% PEG、2%尿囊素、2%生育酚乙酸酯配方。本發(fā)明的生物活性礦物質(zhì)材料凝膠在人體模擬體液中具有良好的生物活性，在數(shù)小時(shí)內(nèi)即可釋放出硅、鈣等離子，形成OH負(fù)電荷離子，吸附生長因子，形成人體構(gòu)造基塊，如生長因子、膠原蛋白等促進(jìn)組織的修復(fù)、細(xì)胞增殖。
[0017]本發(fā)明的生物活性礦物質(zhì)材料粉體是通過溶膠-凝膠(已申請(qǐng)專利，申請(qǐng)?zhí)?201410104341.3,201410104328.8)方法制備得到的。在室溫下，將一定質(zhì)量的生物活性礦物質(zhì)材料前驅(qū)體(原料)與乙醇攪拌過程中混勻形成溶膠溶液，再經(jīng)凝膠、陳化、燒結(jié)、煅燒、粉碎、過篩得到顆粒度為小于10微米的生物活性礦物質(zhì)材料干粉體。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的生物活性礦物質(zhì)材料的XRF元素分布像(210 X 210 μ m2)。
[0019]圖2為本發(fā)明的生物活性礦物質(zhì)材料與SBF溶液反應(yīng)不同時(shí)間的XRD譜圖。
[0020]圖3為本發(fā)明的生物活性礦物質(zhì)材料的SEM-EDXS圖:a_沉積前，b-SBF沉積后(14d) ο
[0021]圖4為本發(fā)明的生物活性礦物質(zhì)材料及其浸提液與成骨細(xì)胞相互作用的MTT值:其中圖4(a)為生物活性礦物質(zhì)材料直接培養(yǎng)I天，6天；圖4(b)為生物活性礦物質(zhì)材料不同時(shí)間的浸提液培養(yǎng)24h ο
[0022]圖5為成骨前細(xì)胞(MC3T3)在生物玻璃片上培養(yǎng)不同時(shí)間的SEM圖。
[0023]圖6為生物活性礦物質(zhì)材料片在SBF溶液中的pH值變化。
[0024]圖7為生物活性礦物質(zhì)材料在水中的重量變化。
[0025]圖8為PSC對(duì)Hacat細(xì)胞增殖的影響。
[0026]圖9為PSC對(duì)A375細(xì)胞增殖的影響。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下實(shí)施方式僅用于闡述本發(fā)明比例配方及工藝權(quán)益保護(hù)，而本發(fā)明的保護(hù)范圍并非僅僅局限于以下實(shí)施例。
[0028]實(shí)施例
[0029]1、將200g(總量)顆粒度在10微米的按質(zhì)量比稱取的Si02，Na20，CaO、P2O5與乙醇混合成凝膠狀，成化24小時(shí)。
[0030]2、上述凝膠劑在6000C的反應(yīng)釜煅燒90分鐘。
[0031]3、將煅燒的粉劑研磨在顆粒度10微米(研磨用石英石研磨，篩濾)。
[0032]4、將第3項(xiàng)煅燒研磨后的材料攪拌加熱到80攝氏度。
[0033]5、在第4項(xiàng)的粉體中將5%醫(yī)用羧甲基殼聚糖、5%醫(yī)用透明質(zhì)酸鈉、10% PEG、2%尿囊素、2%生育酚乙酸酯配方混合，加熱到45攝氏度。溶解，攪拌均勻。
[0034]6、將100克醫(yī)用甘油，預(yù)熱到80攝氏度。
[0035]7、將第5項(xiàng)混合物，融入第6項(xiàng)醫(yī)用甘油中，攪拌均勻(醫(yī)用甘油與生物材料質(zhì)量比為 55: 45) ο
[0036]8、將第7項(xiàng)混合物，去除雜質(zhì)，成化24小時(shí)，輻照滅菌。
[0037]9、將第8項(xiàng)物質(zhì)形成的凝膠劑，均勻涂抹在創(chuàng)傷、潰瘍消毒后的創(chuàng)面。
[0038]10、創(chuàng)傷創(chuàng)面、潰瘍創(chuàng)面每隔72小時(shí)，再消毒，將凝膠均勻涂抹。創(chuàng)傷只需要7-15天，潰瘍需要3個(gè)月的應(yīng)用。
[0039]本發(fā)明實(shí)施例的生物活性礦物質(zhì)材料研究基礎(chǔ)
[0040]I理化性質(zhì):
[0041]通過X射線熒光光譜(XRF)對(duì)材料的化學(xué)組成進(jìn)行了分析。研究表明:材料在微觀尺度上的化學(xué)組成(Ca、P和Si)分布均一，詳見如圖1所示。
[0042]將生物活性礦物質(zhì)材料沉浸在模擬體液(SBF)中進(jìn)行沉積實(shí)驗(yàn)，通過X射線衍射(XRD)研究發(fā)現(xiàn)，在沉積7天時(shí)，材料表面明顯出現(xiàn)羥基磷灰石(HA)衍射峰(如圖2所示)，而且隨著時(shí)間的延長HA的衍射峰增強(qiáng)，說明材料表面有更多的羥基磷灰石形成。在沉積14天后，HA的衍射峰變化不大，說明形成的HA已經(jīng)完全覆蓋了材料表面。
[0043]通過掃描電鏡-能量分散X射線能譜(SEM-EDXS)對(duì)材料的表面形貌進(jìn)行分析，如圖3所示。結(jié)果表明，在SBF溶液中沉積前，材料表面平整，EDXS能譜分析證明其主要組成是Si，P和Ca。而在SBF溶