多成分幾丁聚醣複合敷料之製作及特性測試

Abstract

本研究主要目的為製備幾丁聚醣與果膠及阿拉伯膠的三成分複合膜材，過程中會針對不同成分比例的混合溶液及製備出的緻密複合膜材，進行一連串基本性質的測試。接著在複合膜材應用層面，會藉由其藥物釋放及透水氣速率(water vapor transmission rate，簡稱WVTR)的測定，以期瞭解此複合材料是否具備成為創傷敷料的潛力。 首先針對不同比例的幾丁聚醣與果膠及阿拉伯膠配製出混合溶液，進行基本的溶液黏度及pH值測試。結果發現於幾丁聚醣中同時加入果膠及阿拉伯膠，可有效地讓溶液黏度自40 cP左右降低至約10 cP，且因為加入的果膠及阿拉伯膠為酸性多醣，所以可使幾丁聚醣溶液pH值由3.91降低至3.1。 之後利用混合溶液製備出緻密膜材，並針對膜材的機械性質、親水性、吸水能力、熱性質以及細胞相容性進行測試。由結果可知添加果膠及阿拉伯膠後，膜材機械強度會由1.49 MPa增強至1.9 MPa，但其延展性會降低，伸長量可由55%降低至28%。此外，因為果膠及阿拉伯膠為親水性材料，因此添加此兩種成分後，會讓膜材的親水性及吸水能力提高，使其接觸角由92.2度降至84度，含水量從膜重的1.3倍增加至2.3倍。而由熱性質測定結果可知緻密膜中的果膠及阿拉伯膠比例提升後，會降低其熱穩定性，熱重分析(TGA)測得的裂解溫度(Td)由純幾丁聚醣膜的311.8 oC下降為281.7 oC；示差掃描熱分析的結晶溫度(Tc)亦由162 oC降為138 oC左右。加入果膠及阿拉伯膠後膜材的崩解14天後剩餘量，在鹼處理過後的膜材部分會從96.5%減少至90.2%，而未經鹼處理的膜材則由75.6%減少至39%。之後在緻密膜上進行細胞相容性的測定，於纖維母細胞的培養成果可顯示，複合膜材不適合纖維母細胞生長，細胞不易貼附於材料上。而間葉幹細胞的培養成果顯示細胞於膜材上雖然生長速度較慢，但在較長時間的培養下，細胞還是能持續增生，藉此可知並非所有細胞都不適合生長在利用幾丁聚醣與果膠及阿拉伯膠製備的膜材上。 而在應用方面，以牛血清蛋白(bovine serum albumin，簡稱BSA)、茶鹼(theophylline)以及四環黴素(tetracycline)作為乘載藥物進行藥物釋放，則可發現在乘載藥物為大分子(BSA)時，藥物置入膜中有延緩釋放的效果，藥物於15小時內皆有持續地釋放，而隨著添加親水性負電材料的比例增加，藥物總釋放量從33.5%提高至64.1%。而若添加藥物為小分子：茶鹼及四環黴素，則非常容易自緻密膜中釋放，最慢亦在5分鐘內即完成藥物的釋出，推測是因茶鹼及四環黴素的分子過小，所以在緻密膜泡入PBS溶液後會因膨潤而造成孔隙變大，使分子可以輕易的從膜材內釋出。而對於水氣透過速率的測試顯示，以乾膜模擬傷口水氣散失結果，複合膜材的水氣透過速率(WVTR)約在2125~2553 g/m2-day符合文獻上提出燒燙傷傷口所需的數值(2000~3000 g/m2-day)，但與市售的一般創傷敷料7~8 g/m2-day相比水氣透過速率則超過太多，因此，於複合膜材外加上一層透水氣能力較弱的材料polydimethylsiloxane (PDMS)，結果發現的確有降低整體透水氣速率的能力，WVTR 可由2125~2553 g/m2-day降低至172~190 g/m2-day，將可增加膜材的應用廣度。 本實驗成功做出的三成分複合膜材雖無法有效控制四環黴素的釋放速度，但其在機械強度、親水性、吸水性皆有比純幾丁聚醣膜較佳表現。此外，複合膜材的水氣透過速率亦符合燒燙傷需求，外加PDMS層則可使水氣透過率降低至一般創傷敷料需求範圍。由此可知，本研究製作出的三成分複合緻密膜，具有生醫應用上的潛力。