CN115894969A - 一种琼脂糖基水凝胶、其制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种琼脂糖基水凝胶、其制备方法及应用，属于注射填充美容技术领域。本发明的琼脂糖基水凝胶由如下方法制备而成：将固化剂和分散剂混合均匀，制备固化体系；将琼脂糖溶液和固化体系置于碱性溶液中，进行固化反应，脱膜清洗，获得琼脂糖基水凝胶。本发明通过对琼脂糖直接进行固化，获得适于面部填充的亲水性琼脂糖基水凝胶，避免使用改性琼脂糖微球所带来的纯化困难、颗粒感明显等问题，提高了注射凝胶的安全性。由本发明制备的注射凝胶，均匀细腻，无颗粒感，具有较好的内聚力，能够细腻地支撑起皮肤及组织，不易产生移动和游离；而且，对皮肤无刺激作用，在局部存留时间长、可塑性好、副作用少，能够实现长效填充。

Description

一种琼脂糖基水凝胶、其制备方法及应用

技术领域

本发明属于注射填充美容技术领域，具体涉及一种琼脂糖基水凝胶、其制备方法及应用。

背景技术

美容医学在我国展现出勃勃生机。面部软组织填充是目前治疗面部容量组织缺失、轮廓改变以及静态皱纹的微创治疗手段之一，而理想的软组织填充材料应具备良好的生物相容性、有效性以及安全性。目前面部软组织填充材料以非自体组织注射物为主，如透明质酸(HA)、聚己内酯(PCL)、左旋聚乳酸(PLLA)，此外还有一些来源于自体组织的填充材料，如脂肪移植物、富血小板血浆等。虽然透明质酸仍是最受欢迎的可降解注射产品，但是其产品降解期短，需要频繁多次注射保持其填充效果。所以，寻找有效和安全的组织填充物一直是整形和美容手术的持续挑战。为达到长期填充效果，人们又尝试使用生物的不可降解的材料制作成微球作为填充剂，如聚乙烯醇(PVA)，聚甲基丙基酸甲酯(PMMA)等。尽管这些填充剂的填充效果维持时间明显增长，但这些材料在体内留存过久，会释放有害物质，并因此引发一系列的副反应，后期安全风险高。

琼脂糖是一种可生物降解聚合物，这种天然聚合物与细胞外基质具有相似性，使人们对其在真皮填料领域的应用产生强烈兴趣。与HA一样，琼脂糖是一种生物相容性多糖，具有立即和持久的临床结果。不过，其与HA的不同之处在于，它在体内稳定，在组织植入后，能够提供长效填充效果。

当前的现有技术，无法直接以琼脂糖粉末为原料来制备适于面部填充的水凝胶产品，其原因是，琼脂糖在水中一般加热到90℃以上才溶解，当温度下降到35～40℃时会形成良好的半固体状的凝胶，该凝胶强度高，无法通过注射器推挤注射，这也是琼脂糖凝胶一般只能常作为电泳支持物的原因。因此，目前的琼脂糖填充产品需要首先将琼脂糖粉末制备成琼脂糖微球，然后以琼脂糖微球为原料来制备适于面部填充的水凝胶产品；例如，在中国专利CN104774337A中，提供了一种注射用含琼脂糖微球交联透明质酸钠凝胶的制备方法。

琼脂糖微球的制备方法包括乳化-固化法、喷射法、膜乳化法和微流控法，上述各种方法存在一系列问题，例如，制备时有机溶剂消耗多，不能保证完全去除或者制备的微球粒径分布太广，且颗粒不圆滑等。因此，选用琼脂糖微球作为原料，制备或者与透明质酸钠进行混合交联制备凝胶，存在有机试剂添加过多，且凝胶的粒径分布不均一、颗粒感明显等缺陷，从而增加炎症反应发生的概率(张帆.琼脂凝胶微球的制备修饰及应用)。

为了克服琼脂糖微球凝胶存在工艺复杂、颗粒感明显以及粒径不均一等问题，提高琼脂糖和肌底液的无缝隙融合，使制备的水凝胶具有更细腻的推挤作用，提高其作为面部填充产品的安全性和有效性，本发明致力于以琼脂糖粉末为原料，克服现有技术中所存在的偏见，探索一种更为简便、有效和安全的琼脂糖水凝胶及其制备工艺。

发明内容

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种琼脂糖基水凝胶的制备方法，步骤如下：

将固化剂和分散剂混合均匀，制备固化体系；将琼脂糖溶液和固化体系置于碱性溶液中，进行固化反应，脱膜清洗，获得琼脂糖基水凝胶。

上述制备方法中，固化剂选自环氧氯丙烷、1,2,7,8-双环氧辛烷、二乙烯基砜、1,4-丁二醇二缩水甘油醚中的一种或几种。

上述制备方法中，分散剂选自二甲基亚砜或无水乙醇。

上述制备方法中，固化剂占琼脂糖溶液质量的0.5～10％；分散剂占琼脂糖溶液质量的1～30％。

上述制备方法中，固化反应的条件为：反应温度为50～70℃，反应时间为2～72h。

上述制备方法中，碱性溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液、氢氧化钡溶液，碱性溶液的浓度选自0.5～3M。碱性溶液的体积用量可选自为琼脂糖溶液的0.1～10倍。

上述制备方法中，琼脂糖溶液可选自如下方法制备：将琼脂糖粉末置于水中，在80～125℃条件下溶解15min～5h，获得浓度为0.5～20％的琼脂糖溶液。

上述制备方法中，脱膜清洗的步骤如下：将固化反应获得的反应物，放入纯化水中搅拌清洗，清洗后过滤，获得琼脂糖基水凝胶；清洗速度为50～400rpm/min，清洗时间为4～48h，每间隔2～6h换一次清洗液。

本发明提供了由上述方法制备的琼脂糖基水凝胶。

本发明提供了上述琼脂糖基水凝胶在面部填充和美容中的应用。

本发明提供了上述琼脂糖基水凝胶在制备面部填充剂中的应用。

本发明提供了一种琼脂糖基水凝胶面部填充剂，是由肌底液和琼脂糖基水凝胶组成；其中，琼脂糖基水凝胶和肌底液的用量比选自1:0.01～1:1，g:mL。优选自2:1～15:2，g:mL。

上述肌底液可选自磷酸盐缓冲液、生理盐水、透明质酸、胶原蛋白、壳聚糖、氨基酸、纤维素、海藻酸钠中的一种或者几种；其中，肌底液浓度选自0.1～10％

上述琼脂糖基水凝胶面部填充剂的制备方法较为简单，将肌底液充分分散在琼脂糖基水凝胶中即可。在制备完成后，可进行常规的灌装灭菌。

本发明的有益效果为：

本发明克服了现有技术中的偏见，通过对琼脂糖直接进行固化，获得适于面部填充的亲水性琼脂糖基水凝胶，避免使用改性琼脂糖微球所带来的纯化困难、颗粒感明显等问题，提高了注射凝胶的安全性。本发明制备的注射凝胶，均匀细腻，无颗粒感，具有较好的内聚力，能够细腻地支撑起皮肤及组织，不易产生移动和游离；而且，对皮肤无刺激作用，在局部存留时间长、可塑性好、副作用少，能够实现长效填充。本发明的工艺条件易于控制，操作步骤少，产品质量稳定，适合于大规模生产。

附图说明

图1为流变学测试结果；

图2为推挤力测试结果；

图3为植入1周后的组织切片，HE×20；

图4为植入4周后的组织切片，HE×20；

图5为植入30周后的组织切片，HE×20。

具体实施方式

本发明中所使用的其它术语，除非有另外说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。下面结合具体实施例，并参照数据进一步详细的描述本发明。以下实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。

实施例1

制备琼脂糖基水凝胶：

将5g琼脂糖粉末置于烧杯中，加入100mL纯化水，121℃高温溶解1h，获得琼脂糖溶液。将2g环氧氯丙烷、15g二甲基亚砜置于离心管中混合均匀，形成固化体系。将琼脂糖溶液和固化体系加入到80mL氢氧化钠溶液(1.2M)中，在60℃下固化反应24h，待反应结束后，取出反应产物，置于纯化水中搅拌清洗，搅拌速度为100rpm/min，每间隔4～8h换水一次，共清洗24h，获得琼脂糖基水凝胶。

配制20mL磷酸盐缓冲液，加入到上述150g琼脂糖基水凝胶中，分散均匀，然后将凝胶灌装在预灌封注射器中，进行湿热灭菌，即得注射填充用琼脂糖基水凝胶。

实施例2

制备琼脂糖基水凝胶：

将2g琼脂糖粉末置于烧杯中，加入50mL纯化水，121℃高温溶解30h，获得琼脂糖溶液。将0.7g环氧氯丙烷、10g二甲基亚砜置于离心管中混合均匀，形成固化体系。将琼脂糖溶液和固化体系加入到50mL氢氧化钠溶液(0.7M)中，在60℃下固化反应24h，待反应结束后，取出反应产物，置于纯化水中搅拌清洗，搅拌速度为100rpm/min，每间隔4～8h换水一次，共清洗24h，获得琼脂糖基水凝胶。

配制50mL浓度为1％的透明质酸钠溶液，加入到上述100g琼脂糖基水凝胶中，分散均匀，然后将凝胶灌装在预灌封注射器中，进行湿热灭菌，即得注射填充用琼脂糖基水凝胶。

实施例3

制备琼脂糖基水凝胶：

将10g琼脂糖粉末置于烧杯中，加入200mL纯化水，121℃高温溶解30h，获得琼脂糖溶液。将5g环氧氯丙烷、50g二甲基亚砜置于离心管中混合均匀，形成固化体系。将琼脂糖溶液和固化体系加入到160mL氢氧化钠溶液(1M)中，在60℃下固化反应12h，待反应结束后，取出反应产物，置于纯化水中搅拌清洗，搅拌速度为200rpm/min，每间隔4～8h换水一次，共清洗24h，获得琼脂糖基水凝胶。

配制70mL浓度为2％的海藻多糖溶液，加入到上述300g琼脂糖基水凝胶中，分散均匀，然后将凝胶灌装在预灌封注射器中，进行湿热灭菌，即得注射填充用琼脂糖基水凝胶。

实施例4

制备琼脂糖基水凝胶：

将5g琼脂糖粉末置于烧杯中，加入200mL纯化水，100℃高温溶解4h，获得琼脂糖溶液。将2g 1,4-丁二醇二缩水甘油醚、10g二甲基亚砜置于离心管中混合均匀，形成固化体系。将琼脂糖溶液和固化体系加入到100mL氢氧化钠溶液(1M)中，在55℃下固化反应6h，待反应结束后，取出反应产物，置于纯化水中搅拌清洗，搅拌速度为100rpm/min，换水两次，共清洗6h，获得琼脂糖基水凝胶。

取2g透明质酸钠、2g胶原蛋白、1g氨基酸加入到50mL生理盐水中溶解搅拌，完全溶解后，加入到上述250g琼脂糖基水凝胶中，分散均匀，然后将凝胶灌装在预灌封注射器中，进行湿热灭菌，即得注射填充用琼脂糖基水凝胶。

对比例1

将5g琼脂糖粉末置于150mL纯化水中，121℃高温溶解30min，溶解后取出放置在65℃水浴中保温，获得水相；将14g司班80置于300mL液体石蜡中，在65℃下搅拌混合30min，获得油相；水相溶解后取出加入到油相中，乳化均质10min；将均质后的溶液在常温下固化1h；固化结束后，采用乙醇清洗，抽滤得到琼脂糖微球。配制20mL浓度为1％的透明质酸钠溶液，加入到上述100g琼脂糖微球中分散均匀，然后将凝胶灌装在预灌封注射器中，灭菌。灭菌后凝胶团聚呈块状，在进行推挤力检测时，出现爆针现象，无法正常测试，不适合进行注射和美容填充。

对比例2

将25g琼脂糖粉末和5g非交联透明质酸加入到1000mL磷酸盐缓冲溶液(pH为6.8)中，在80℃条件下搅拌溶解30min，放冷至室温，灌装，灭菌。灭菌后发现注射器中出现两相分层现象，说明产品均匀度低，不适合进行注射和美容填充。

(一)粘弹性测试

对上述实施例1～4制备的琼脂糖基水凝胶进行流变学(粘弹性)测试。流变学特性与填充物在植入不同的面区和平面时承受不同类型的变形和力的能力有关。对上述填充产品流变学特性的揭示，将指导临床医生根据病理学和作用于感兴趣区域的变形力，为面部的每个区域选择理想的填充物。因此，选择具有正确流变特性的真皮填充物是实现自然外观、持久的理想美学效果的关键因素。

测试条件如下：仪器名称：流变仪；测试夹具：上板20mm平板；下板60mm平板；间隙：1mm；测试描述：恒温10℃测试做振幅扫描。

试验结果如图1所示：

图中可以看出4组产品的线性粘弹区相似，弹性模量均在500Pa左右，粘性模量在90Pa左右，弹性模量和粘性模量适中，凝胶柔顺平滑，注射后塑形提拉效果显著，无凸出感。众所周知，G'和G”之间的比值大小可以反应凝胶粘性—弹性之间的变化，从图中可以看出，四组水凝胶的损耗模量G'/弹性模量G”的比值均大于1，这说明本发明制备的水凝胶体现了良好的弹性性能，可牢固存留在注射部位，维持牢固的现行结构强度，有助于注射后塑形效果的保持。

(二)推挤力测试

对实施例1、实施例2、对比例1和对比例2制备的水凝胶产品进行推挤力测试，测试条件如下：仪器名称：万能材料试验机；测试温度：室温；测试距离：将测试距离设置为满量程；推挤速度：设置推挤速度为30mm/min。

试验结果如图2所示：

从图中可以看出，实施例1和实施例2中的凝胶的推挤力在10N左右，符合注射填充产品的标准要求，体验感佳，表现出优异的可注射性；对比例1推挤时，在变形10mm之后，推挤力直线下降，表明在测试过程出现爆针现象，说明凝胶流动性差，顺延性几乎为零，不适合作为注射填充使用；对比例2的推挤结果显示，推挤力范围波动大，说明产品连续性低、均匀性差，同样不利于注射填充。

(三)理化性能

对实施例1制备的琼脂糖基水凝胶的理化性能进行了测试，并与专利CN115260545A实施例1中利用琼脂糖微球制备的琼脂糖凝胶(参照例)进行了对比，如表1所示：

表1

从表1可以看出，在性状方面，两种水凝胶在形状上存在较大差别，利用琼脂糖微球制备的水凝胶，呈半透明的乳白色，粘性大；而直接利用琼脂糖粉末制备的水凝胶，呈透明状，且弹性大，从而其抗形变能力强，不易变形。因此，本发明制备的琼脂糖基水凝胶，更为适合下巴、鼻梁等需要持久塑性的部位。在粒径方面，由于本发明实现了直接以琼脂糖粉末为原料制备水凝胶，因此，其水凝胶中不含有颗粒状成分，质地细腻，无颗粒感，这体现了更为优越的内聚力，注射更顺滑，填充更自然，降解更均匀。在固化剂残留方面，本发明的水凝胶未检出环氧氯丙烷残留，具有更高的安全性，体内注射不会引起炎症反应。在推挤力方面，两种水凝胶的推挤力都符合人体工程学与标准要求，让操作者更好的推注操作。在交联度方面，本发明的水凝胶，其交联度为2.1％，低于参照例的10.22％，说明该水凝胶具有优异的塑性效果，低交联度(修饰度)反应了应用方面的高安全性，能够降低过敏率。

对比例3

固化反应温度对琼脂糖基水凝胶的影响：

将5g琼脂糖粉末置于烧杯中，加入100mL纯化水，121℃高温溶解1h，获得琼脂糖溶液。将2g环氧氯丙烷、15g二甲基亚砜置于离心管中混合均匀，形成固化体系。将琼脂糖溶液和固化体系加入到80mL氢氧化钠溶液(1.2M)中，分别在37℃、38℃、39℃、40℃下固化反应24h，待反应结束后，取出反应产物，发现均固化失败，离心管中反应产物未形成果冻凝胶状，仍是流动性很高的液体，置于纯化水中完全分散，无法清洗分离。

对比例4

固化剂类型对琼脂糖基水凝胶的影响：

将2g琼脂糖粉末置于烧杯中，加入50mL纯化水，121℃高温溶解30h，获得琼脂糖溶液。将0.5g己二酸二酰肼和1g碳二亚胺、10g二甲基亚砜置于离心管中混合均匀，形成固化体系。将琼脂糖溶液和固化体系加入到50mL氢氧化钠溶液(0.7M)中，在60℃下固化反应24h，待反应结束后，取出反应产物，置于纯化水中搅拌清洗，搅拌速度为100rpm/min，每间隔4～8h换水一次，共清洗24h.，获得琼脂糖基水凝胶。

配制50mL浓度为1％的透明质酸钠溶液，加入到上述100g琼脂糖基水凝胶中，分散均匀，然后将凝胶灌装在预灌封注射器中，进行湿热灭菌，灭菌后发现产品水化，失去凝胶特质，待温度降到室温后，该水化凝胶凝固变硬，无法注射。究其原因在于，己二酸二酰肼(ADH)和碳二亚胺(EDC)是羧基位点常用的交联剂，琼脂糖分子结构中没有羧基位点，所以羧基交联法不适合制备琼脂糖水凝胶，交联效果不佳。

对比例5

固化剂用量对琼脂糖基水凝胶的影响：

将5g琼脂糖粉末置于烧杯中，加入200mL纯化水，100℃高温溶解4h，获得琼脂糖溶液。将0.8g 1,4-丁二醇二缩水甘油醚、10g二甲基亚砜置于离心管中混合均匀，形成固化体系。将琼脂糖溶液和固化体系加入到100mL氢氧化钠溶液(1M)中，在55℃下固化反应6h，待反应结束后，取出反应产物，发现未成凝胶，反应体系为黄色水状液体。放至室温后，流动性依然很强，性状无改变。因此在该制备参数下，无法得到具有填充注射产品所需要的支撑力和粘弹性，无法作为注射填充凝胶使用。

在上述制备方法的基础上，将固化剂用量继续调整为0.5g、0.6g、0.7g，并固化反应6h。待反应结束后发现，反应体系同样为黄色水状液体，未能形成凝胶。放至室温后，流动性依然很强，性状无改变。这说明，如果要实现以琼脂糖粉末为原料直接制备可适于面部填充的琼脂糖凝胶，需要提高固化剂的使用量。

应用例1

体内植入降解试验：

将实施例1制备的注射凝胶进行家兔体内植入降解试验。试验前，剪去兔脊椎两侧兔毛，试验时根据动物反应情况，选择用或不用乌来糖静脉注射麻醉，按外科常规手术要求以碘酊和75％乙醇消毒手术区域皮肤，在兔脊椎两侧约2.5cm处等距离各选4个植入点，每点间隔2.5cm，每个点植入0.2mL样品。植入后，分别在1周、4周、30周，无痛处死动物，分离脊柱两侧皮肤，暴露植入皮下的材料，观察植入样品的大小，形态，周围组织有无化脓及分泌物情况等，并取包含材料的周围组织部位标本，切取包裹试样周围约0.5～1cm的组织，用10％福尔马林溶液固定、脱水透明、石蜡包埋，连续切片，厚度为5μm，苏木精-伊红染色，显微镜下观察组织病理情况。

试验结果如图3～图5所示：

植入1周(图3)、4周(图4)的病理结果显示，样品周围未见明显异常，这说明，该注射凝胶与周围组织相容性较好，体现了良好的生物相容性和组织适应性。对植入30周(图5)的切片进行观察，发现仍有样品存在体内，这表明，本发明的水凝胶产品具有优异的体内降解性和长效填充性能。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种琼脂糖基水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤如下：

将固化剂和分散剂混合均匀，制备固化体系；将琼脂糖溶液和固化体系置于碱性溶液中，进行固化反应，脱膜清洗，获得琼脂糖基水凝胶。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固化剂选自环氧氯丙烷、1,2,7,8-双环氧辛烷、二乙烯基砜、1,4-丁二醇二缩水甘油醚中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分散剂选自二甲基亚砜或无水乙醇。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，固化剂占琼脂糖溶液质量的0.5～10％；分散剂占琼脂糖溶液质量的1～30％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，固化反应的条件为：反应温度为50～70℃，反应时间为2～72h。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，碱性溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液、氢氧化钡溶液，碱性溶液的浓度选自0.5～3M。

7.权利要求1～6任一项所述方法制备的琼脂糖基水凝胶。

8.权利要求7所述琼脂糖基水凝胶在面部填充和美容和/或制备面部填充剂中的应用。

9.一种琼脂糖基水凝胶面部填充剂，其特征在于，由肌底液和琼脂糖基水凝胶组成；其中，琼脂糖基水凝胶和肌底液的用量比选自1:0.01～1:1，g:mL。

10.根据权利要求9所述的面部填充剂，其特征在于，所述肌底液选自磷酸盐缓冲液、生理盐水、透明质酸、胶原蛋白、壳聚糖、氨基酸、纤维素、海藻酸钠中的一种或者几种；其中，肌底液浓度选自0.1～10％。

Images