專利名稱：促進(jìn)皮膚創(chuàng)面快速修復(fù)的新型敷料材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一類新型的可促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖的敷料材料，無機(jī)元素硅和/或鈣在制備這樣的敷料材料中的用途，以及體外促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖的方法。
背景技術(shù)：
人體表面皮膚的各種創(chuàng)傷是生活中難以避免的常見癥狀，常見為各種日常的切割傷，挫傷，燒傷，和化學(xué)性灼傷等。傷口的愈合拖延得越久，愈合后的疤痕也越不容易消失。對(duì)褥瘡和糖尿病患者的各類皮膚表面潰瘍等慢性大面積皮膚創(chuàng)面則更需表面上皮的快速生長(zhǎng)修復(fù)。因此，對(duì)各類皮膚創(chuàng)傷的理想治療指標(biāo)是控制繼發(fā)性細(xì)菌感染和促進(jìn)傷口快速愈合。
現(xiàn)有技術(shù)中，各類抗菌素軟膏、霜?jiǎng)┗蚍蹌┍粡V泛用于人體表面創(chuàng)傷的外用敷料。但是，單一的或復(fù)合的抗菌素外用敷料僅能用于控制創(chuàng)面的繼發(fā)性細(xì)菌感染，而不具有主動(dòng)誘導(dǎo)皮膚上皮細(xì)胞在創(chuàng)面上快速生長(zhǎng)導(dǎo)致創(chuàng)面快速愈合的生物作用。美國(guó)專利6262020公開了一種以透明質(zhì)酸為主的外用藥配方，以控制皮膚創(chuàng)面的炎性反應(yīng)。美國(guó)專利5190917和5290762公開了絲氨酸酶抑制劑具有的抗炎作用，美國(guó)專利6262020并將此抑制劑加入創(chuàng)面外用藥中來抑制創(chuàng)面的炎性反應(yīng)。但是，上述專利公開的外用敷藥均不具有主動(dòng)誘導(dǎo)和促進(jìn)創(chuàng)面上皮生長(zhǎng)的作用。美國(guó)專利5604200公開了一種加入血漿纖維結(jié)合蛋白(plasma fibronectin)的外用創(chuàng)面敷料。但是，盡管此類纖維結(jié)合蛋白在理論上具有促進(jìn)人體細(xì)胞的附著作用，在實(shí)際應(yīng)用中，如從人體血漿中提取此類蛋白，則來源有限，價(jià)格昂貴，故難以在臨床上實(shí)施；如以體外基因工程途徑獲取此類蛋白，則基因合成的蛋白不具有與人體自然蛋白相似的生物活性。此外，無論是自然或基因合成的蛋白，均不易消毒且易引起人體的超敏反應(yīng)，蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性難以在生產(chǎn)、庫(kù)存、運(yùn)輸、銷售、及臨床上的各種不同環(huán)境中得以保持。所以，以生物活性蛋白作為常用外用藥有效成分的理論并不具有臨床的實(shí)用價(jià)值。
因此，現(xiàn)有技術(shù)中迫切需要一種可誘導(dǎo)上皮細(xì)胞增殖和創(chuàng)面修復(fù)，并擁有足夠生物穩(wěn)定性的敷料材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于本發(fā)明人對(duì)尋求一種兼有主動(dòng)誘導(dǎo)人體皮膚創(chuàng)面上皮細(xì)胞再生，消除炎癥，主動(dòng)促進(jìn)人體皮膚創(chuàng)面快速愈合的外用生物材料的長(zhǎng)期且深入的研究，并直接基于本發(fā)明人的首創(chuàng)發(fā)現(xiàn)。
按以往的傳統(tǒng)概念，所有無機(jī)元素材料均為“性”材料，即無機(jī)元素材料不具有激發(fā)生物細(xì)胞生長(zhǎng)的誘導(dǎo)作用。
本發(fā)明人開創(chuàng)性地發(fā)現(xiàn)，一些無機(jī)元素材料同樣能作為一種化學(xué)信號(hào)，能選擇性地激發(fā)和調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化。
具體地說，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，無機(jī)元素硅和/或鈣微顆粒具有主動(dòng)誘導(dǎo)人體上皮細(xì)胞增殖、分化、移行的生物誘導(dǎo)特性和中和創(chuàng)面酸堿度的抗炎特性，在誘導(dǎo)上皮傷口愈合和防止繼發(fā)性細(xì)菌感染具有很好的效果。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種可用于治療或緩解需要促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖分化的疾病或狀況的敷料材料，其中含有有效劑量的無機(jī)元素硅和/或鈣微顆粒以及任選地醫(yī)學(xué)上可接受的載體和/或賦形劑。這樣的敷料材料能主動(dòng)地誘導(dǎo)上皮細(xì)胞增生，促進(jìn)傷口快速愈合。
在另一方面，本發(fā)明還涉及無機(jī)元素硅和/或鈣在制備可用于治療或緩解需要促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖分化的疾病或狀況的敷料材料中的用途。
本發(fā)明最后提供了一種體外促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖的方法，包括對(duì)這樣的細(xì)胞施用有效量的硅和/或鈣微顆粒物質(zhì)。


圖1.是硅、鈣微顆粒敷料材料的電子掃描顯微鏡照片。
圖2.顯示了正常人上皮細(xì)胞在硅和鈣微顆粒誘導(dǎo)下的細(xì)胞培養(yǎng)照片。
圖3.顯示了不同濃度下，硅、鈣微顆粒及其組合對(duì)正常人上皮細(xì)胞的增殖的促進(jìn)作用。其中圖3a顯示了暴露于硅、鈣元素12天后，上皮細(xì)胞的增殖倍數(shù)，圖3b顯示了暴露于硅、鈣元素12天后，上皮細(xì)胞的增殖倍數(shù)。
圖4.顯示了不同濃度下，硅、鈣微顆粒及其組合對(duì)正常人上皮細(xì)胞中第4型纖維蛋白的合成與分泌的誘導(dǎo)作用。其中圖4a顯示了暴露于硅、鈣元素12天后上皮細(xì)胞中第4型纖維蛋白的含量，圖4b顯示了暴露于硅、鈣元素20天后上皮細(xì)胞的增殖倍數(shù)。
圖5.顯示了不同濃度下，硅、鈣微顆粒及其組合對(duì)正常人上皮細(xì)胞中上皮生長(zhǎng)因子的合成與分泌的誘導(dǎo)作用。其中圖5a顯示了暴露于硅、鈣元素12天后上皮細(xì)胞中上皮生長(zhǎng)因子的含量，圖5b顯示了暴露于硅、鈣元素20天后上皮細(xì)胞的增殖倍數(shù)。
圖6.硅、鈣微顆粒敷料材料用于臨床病例的治療過程照片。
具體實(shí)施例方式
在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了一種可用于治療或緩解需要促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖分化的疾病或狀況的敷料材料，其中含有有效劑量的無機(jī)元素硅和/或鈣微顆粒以及任選地醫(yī)學(xué)上可接受的載體和/或賦形劑。在本發(fā)明的敷料材料中，無機(jī)元素硅和/或鈣微顆粒的成分的含量可以廣泛地變化或調(diào)整，按組合物重量計(jì)，例如0-100％，優(yōu)選為0.5％-90％。
在本發(fā)明的敷料材料中，所述無機(jī)元素硅可以是任何無機(jī)物質(zhì)形式，包括例如SiO2、NaAlSiO2、KAlSiO2等的形式，或者是這樣的化合物的任意混合物形式。所述無機(jī)元素鈣也可以是任何無機(jī)鈣物質(zhì)形式，包括例如CaO、CaSO4、CaPO4、CaCl2等的形式，或者是這樣的化合物的任意混合物形式。
本發(fā)明人首次證明和采用無機(jī)元素“硅”為誘導(dǎo)人體皮膚上皮細(xì)胞增殖分化的主要化學(xué)成分。如附圖(見下文)的正常人上皮細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，添加入細(xì)胞培養(yǎng)液中的硅對(duì)上皮細(xì)胞的增殖(附圖3)、第4型膠原纖維蛋白合成與分泌(附圖4)、及上皮生長(zhǎng)因子合成與分泌(附圖5)等上皮細(xì)胞增殖和分化的關(guān)鍵生物指標(biāo)具有明顯(1-6倍)的誘導(dǎo)促進(jìn)作用。因此，本發(fā)明將無機(jī)元素“硅”定為誘導(dǎo)人體皮膚上皮細(xì)胞增殖分化的主要化學(xué)物質(zhì)。
本發(fā)明人還首次證明和采用無機(jī)元素鈣作為誘導(dǎo)上皮細(xì)胞增殖分化以及中和皮膚創(chuàng)面酸性產(chǎn)物的化學(xué)成分。如附圖3、附圖4和附圖5(見下文)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，添加入細(xì)胞培養(yǎng)液中的鈣對(duì)上皮細(xì)胞的增殖(附圖3)、第4型膠原纖維蛋白合成與分泌(附圖4)、及上皮生長(zhǎng)因子合成與分泌(附圖5)等上皮細(xì)胞增殖和分化的關(guān)鍵生物指標(biāo)具有(1-2倍)的誘導(dǎo)促進(jìn)作用。因此，本發(fā)明將無機(jī)元素“鈣”定為誘導(dǎo)人體皮膚上皮細(xì)胞增殖分化的另一有效化學(xué)物質(zhì)。
在本發(fā)明的敷料材料中，無機(jī)元素硅和鈣既可單獨(dú)應(yīng)用，又可組合使用。本發(fā)明人首次證明，在已添加了硅的細(xì)胞培養(yǎng)液中再添加鈣，可使上皮細(xì)胞的增殖(附圖3)和第4型纖維蛋白(附圖4)及上皮生長(zhǎng)因子(附圖5)的合成及分泌指標(biāo)上升6-7倍，顯示出明顯的協(xié)同誘導(dǎo)促進(jìn)作用。
在本發(fā)明中，除非另有說明，硅和鈣兩種元素均可被單一的用作誘導(dǎo)人體皮膚上皮細(xì)胞增殖分化的化學(xué)物質(zhì)，以有效地主動(dòng)誘導(dǎo)新生骨組織形成。
因此，除非另有說明，本發(fā)明確定硅和鈣二種元素又能合并使用，形成“有效生物誘導(dǎo)活性物質(zhì)的元素組合”，其化學(xué)原子量組合比例定為，硅為0％-100％，鈣為100％-0％。本發(fā)明還確定優(yōu)選的具有最佳誘導(dǎo)作用的“有效生物誘導(dǎo)活性物質(zhì)的元素組合”，按照化學(xué)原子量的百分比例，硅為50％-100％。鈣為0％-50％。
本發(fā)明人還首次證明，附圖3、附圖4和附圖5的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，硅與鈣的添加濃度與其生物誘導(dǎo)作用呈正比，在硅生理濃度飽和點(diǎn)(100ppm)和鈣生理濃度(33ppm)時(shí)生物誘導(dǎo)作用達(dá)到最高值。據(jù)此，本發(fā)明將皮膚敷料的有效生物誘導(dǎo)活性物質(zhì)各類元素的濃度定為，硅的濃度為能使傷口創(chuàng)面組織的硅濃度上升至1ppm-100ppm，鈣的濃度為能使傷口創(chuàng)面組織的鈣濃度上升至1ppm-33ppm。
文中使用的術(shù)語“個(gè)體”是指動(dòng)物，特別是哺乳動(dòng)物(如猿、牛、馬、豬、綿羊、嚙齒動(dòng)物、山羊、狗、貓、兔)，且最好是人。
此生物活性材料中的硅和鈣微顆?？梢詾楦鞣N單元素微顆粒，兩種元素微顆粒的組合，或以各種單種元素混合后通過常規(guī)的物理或化學(xué)途徑干化研磨所得復(fù)合元素微顆粒。圖1中顯示了本發(fā)明硅、鈣微顆粒敷料材料的電子掃描顯微鏡照片。
在本發(fā)明中，對(duì)于實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，各種單種元素微顆?；旌匣驈?fù)合元素微顆粒內(nèi)的組合原子量比例并不是關(guān)鍵，因?yàn)椴煌壤脑恿勘然蛑亓勘染植加诖藘蓚€(gè)元素的有效誘導(dǎo)作用范圍內(nèi)，所不同的僅是誘導(dǎo)活性的大小的不同。因此，可使用以無機(jī)元素硅為主要生物誘導(dǎo)活性物質(zhì)和以無機(jī)元素鈣為單一或協(xié)同生物誘導(dǎo)活性物質(zhì)的兩種無機(jī)元素的各種原子量或重量比例的組合為本發(fā)明人體皮膚創(chuàng)面敷料的生物活性物質(zhì)。
本發(fā)明中的硅和鈣微顆粒直徑可采用混合型的形態(tài)組合(圖1)，硅和鈣微顆粒的直徑設(shè)定為大于100納米和小于100微米之范圍。其中，小型的微顆粒(小于1000納米的微顆粒)有利于在與細(xì)胞或皮膚創(chuàng)面接觸的瞬間即發(fā)揮其生物誘導(dǎo)作用，較大型的微顆粒(大于1000納米和小于100微米)則在與細(xì)胞或皮膚創(chuàng)面接觸后逐漸溶解釋放而起到遲緩和較長(zhǎng)久的生物誘導(dǎo)作用。如此的大小型微顆?；旌鲜褂每杉全@得立即的創(chuàng)面上皮細(xì)胞的誘導(dǎo)作用，又可保持上皮細(xì)胞的持續(xù)增殖和分化，保證了敷料對(duì)創(chuàng)面的持續(xù)的有效誘導(dǎo)作用。應(yīng)該說明的是，本發(fā)明中材料的微顆粒大小僅涉及該材料生物誘導(dǎo)作用的時(shí)速快慢和長(zhǎng)短，并不直接改變本發(fā)明設(shè)定的硅鈣材料的生物誘導(dǎo)活性。因此，本發(fā)明中設(shè)定的硅和鈣顆粒的直徑定為任何直徑的可溶解性顆粒，其中硅和鈣微顆粒直徑最優(yōu)選設(shè)定為大于100納米和小于100微米之范圍。
無機(jī)元素硅和鈣在本發(fā)明中被設(shè)定為能誘導(dǎo)人體皮膚組織增殖、分化及修復(fù)的生物活性元素，這亦是生物材料學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)突破?，F(xiàn)有技術(shù)中，合成或提取之外源性膠原纖維蛋白、上皮生長(zhǎng)因子、或各類連接蛋白等被認(rèn)為具有上皮誘導(dǎo)作用，此類生物蛋白制品具有安全性差、生物活性穩(wěn)定性差、成本昂貴等缺點(diǎn)，難以應(yīng)用于生物工程技術(shù)和臨床實(shí)施。根據(jù)本發(fā)明的附圖3、附圖4和附圖5中的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及附圖6所示的人體皮膚創(chuàng)面臨床實(shí)施病例，無機(jī)元素硅和鈣單一使用或組合使用被首次證明能取代生物活性蛋白，起到對(duì)上皮細(xì)胞的生物誘導(dǎo)作用和明顯地促進(jìn)皮膚創(chuàng)面快速愈合。以此組無機(jī)元素作為人體皮膚創(chuàng)面敷料的主要活性材料，能使皮膚創(chuàng)面敷料變得安全、穩(wěn)定、取材方便、成本低，明顯提高皮膚創(chuàng)面敷料的實(shí)用性。
現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)日常生活中的皮膚表面小創(chuàng)傷均用“創(chuàng)可貼”一類的消毒膠布。此類單一的貼膠僅能起到覆蓋創(chuàng)面的作用，但不具備消炎和誘導(dǎo)上皮生長(zhǎng)和促進(jìn)創(chuàng)面快速愈合的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)有技術(shù)也用單一的或復(fù)合的抗菌素外用敷料治療皮膚創(chuàng)傷，但這些敷料僅起到控制創(chuàng)面繼發(fā)性細(xì)菌感染的作用，而不具有主動(dòng)誘導(dǎo)皮膚上皮細(xì)胞在創(chuàng)面上快速生長(zhǎng)導(dǎo)致創(chuàng)面快速愈合的生物作用。本發(fā)明包含無機(jī)元素硅和/或鈣的皮膚創(chuàng)面敷料可以多種方式使用，包括但不局限于如下3種實(shí)施形式1)以微顆粒散劑形式，直接應(yīng)用于皮膚創(chuàng)面。微顆粒的組合按本發(fā)明中已設(shè)定的，以硅和鈣微顆粒為各種單元素微顆粒，兩種元素微顆粒的組合，或以各種單種元素混合后通過常規(guī)的物理或化學(xué)途徑干化研磨所得復(fù)合元素微顆粒，并組合有制醫(yī)學(xué)上可接受的載體、賦形劑和/或輔劑。
2)以本發(fā)明中的硅和/或鈣無機(jī)元素為生物誘導(dǎo)成分，加上傳統(tǒng)的輔料如醫(yī)用凡士林為基料，混合成軟膏劑型用于皮膚創(chuàng)面。此基質(zhì)起到保持創(chuàng)面被覆蓋的同時(shí)，又起到載體的作用，攜帶上述的生物活性無機(jī)元素等有效成分，使有效成分較長(zhǎng)久地附著于皮膚的創(chuàng)面而達(dá)到最佳的生物效應(yīng)。軟膏中的生物誘導(dǎo)無機(jī)元素的有效成分含量按本發(fā)明中已設(shè)定的，硅的濃度為能使傷口創(chuàng)面組織的硅濃度上升至1ppm-100ppm，鈣的濃度為起能使傷口創(chuàng)面組織的鈣濃度上升至1ppm-33ppm。
3)以本發(fā)明中設(shè)定的硅和/或鈣無機(jī)元素微顆粒為生物誘導(dǎo)成分，用傳統(tǒng)的膠貼紗布為基料，形成貼片型的皮膚創(chuàng)面敷料。此類貼片型皮膚創(chuàng)面敷料上的有效性硅和鈣無機(jī)元素生物誘導(dǎo)成分為本發(fā)明中已設(shè)定的化學(xué)種類、組合比例和顆粒直徑。本發(fā)明的貼片型皮膚創(chuàng)面敷料的面積為任何適合于人體各種皮膚創(chuàng)面覆蓋的各種尺寸。
本發(fā)明的敷料材料可以有多種用途，例如用作各類體內(nèi)植入器具(如冠狀動(dòng)脈金屬支架等)的表面涂層。
在本發(fā)明的敷料材料中，也可不添加或添加任何劑量的各類傳統(tǒng)的廣譜或特異性的抗菌素，并包括不添加或添加任何劑量的各類傳統(tǒng)的局部表面麻醉劑。
本發(fā)明的敷料材料中也可包含其它能促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖的因子，如纖維蛋白，上皮生長(zhǎng)因子和/或人體生長(zhǎng)因子，各類人體內(nèi)提取的天然蛋白，各類中西藥型的抗菌素和抑菌素，各類抗炎因子，各類自體或異體的同種皮膚材料，各類動(dòng)物皮膚材料或提取物，各類金屬和有機(jī)添加物，或者其任意組合。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)在于由于應(yīng)用具有人體上皮細(xì)胞誘導(dǎo)作用的硅和鈣微顆粒作為敷料材料的主要“生物誘導(dǎo)活性物質(zhì)”有效成分，本發(fā)明敷料材料的生物有效性明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中的不具生物誘導(dǎo)性的傳統(tǒng)型“創(chuàng)口貼”或傳統(tǒng)型抗菌素軟膏；由于開創(chuàng)性地采用了無機(jī)元素為生物誘導(dǎo)成分，其生物穩(wěn)定性和安全性明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中人工合成各類纖維蛋白或生長(zhǎng)因子的使用；因?yàn)楸景l(fā)明的“生物誘導(dǎo)活性物質(zhì)”的堿性特性，能有效地中和創(chuàng)面的酸性滲出物，創(chuàng)造一個(gè)有利于上皮細(xì)胞生長(zhǎng)和創(chuàng)面快速愈合的局部環(huán)境。本發(fā)明中采用的無機(jī)元素活性物質(zhì)具有的性能穩(wěn)定和低價(jià)格等優(yōu)點(diǎn)均明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的任何以生物蛋白作為活性成分的外用敷料。此外，本技術(shù)將無機(jī)活性物質(zhì)與廣譜抗菌素聯(lián)合使用，可有效地防止皮膚創(chuàng)面的細(xì)菌性繼發(fā)感染，以保證硅鈣無機(jī)活性元素對(duì)上皮細(xì)胞的誘導(dǎo)作用，使皮膚創(chuàng)面快速愈合。綜合這些優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的敷料材料能主動(dòng)地誘導(dǎo)上皮細(xì)胞增生，促進(jìn)傷口快速愈合(縮短一半以上的時(shí)間)。創(chuàng)面的快速愈合，可免除或減少皮膚愈合后疤痕的形成。因此，本發(fā)明的敷料材料適用于大面積燒傷、化學(xué)性灼傷、褥瘡和人體表面潰瘍(如糖尿病患者的皮膚潰瘍)、以及各類日常生活中的切割傷、跌傷、挫傷、燙傷等各種皮膚創(chuàng)面的治療。
此類新型敷料材料具有開創(chuàng)性的生物主動(dòng)誘導(dǎo)活性，并同時(shí)具有性能穩(wěn)定、安全、經(jīng)濟(jì)、和應(yīng)用方便的明顯優(yōu)點(diǎn)，可有效地和廣泛地應(yīng)用于從日常的切割傷、挫傷等小面積的創(chuàng)傷到大面積的燒傷、化學(xué)性灼傷、褥瘡和人體表面潰瘍(如糖尿病患者的皮膚潰瘍)等各種皮膚創(chuàng)面，以促進(jìn)傷口的快速愈合。
本發(fā)明的皮膚敷料材料的生物活性成分是一種不同于美國(guó)專利6262020公開的以透明質(zhì)酸為主的外用藥配方，區(qū)別在于本發(fā)明的生物活性成分同時(shí)具有控制炎癥和促進(jìn)上皮生長(zhǎng)的作用，而透明質(zhì)酸僅有控制皮膚創(chuàng)面炎性反應(yīng)的單一作用。本發(fā)明的產(chǎn)品不同于美國(guó)專利5190917，5290762，6262020公開的絲氨酸酶抑制劑，此類酶抑制劑僅有抑制創(chuàng)面炎性反應(yīng)的作用，但不擁有如本發(fā)明材料的生物誘導(dǎo)作用。本發(fā)明也不同于美國(guó)專利5604200公開的一種加入血漿纖維結(jié)合蛋白(plasma fibronectin)的外用創(chuàng)面敷料，此類敷料僅能在理論上具有促進(jìn)人體細(xì)胞的附著作用，但在實(shí)際應(yīng)用中，如從人體血漿中提取此類蛋白，則來源有限，價(jià)格昂貴，故難以在臨床上實(shí)施；如以體外基因工程途徑獲取此類蛋白，則基因合成的蛋白不具有與人體自然蛋白相似的生物活性。所以，以生物活性蛋白作為常用外用藥有效成分的理論并不具有臨床的實(shí)用價(jià)值。按以往的傳統(tǒng)概念，所有無機(jī)元素的材料均是“惰性”材料，即不具有能激發(fā)生物生長(zhǎng)的材料。本發(fā)明中的敷料材料采用的活性化學(xué)成分是一組無機(jī)元素材料，也是在國(guó)際上首次發(fā)現(xiàn)的具有上皮細(xì)胞生物誘導(dǎo)活性的無機(jī)元素。因?yàn)橛辛舜艘话l(fā)現(xiàn)，無機(jī)元素組合可被開創(chuàng)性地取代以往只能通過生物誘導(dǎo)蛋白才能達(dá)到的上皮細(xì)胞生長(zhǎng)的誘導(dǎo)促進(jìn)作用。同時(shí)這組無機(jī)元素又具有消炎作用和理想的生物穩(wěn)定性，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，從而形成一類兼有消炎、抑菌、促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖和創(chuàng)面修復(fù)的表面敷料材料，用于各種日常的切割傷，挫傷，燒傷，和化學(xué)性灼傷等的治療。
在本發(fā)明中，除非另有說明，“生物誘導(dǎo)活性物質(zhì)”定義為具有主動(dòng)激發(fā)正常細(xì)胞增殖與特異性分化而達(dá)到特定生理功能的物質(zhì)。本發(fā)明中的硅和鈣無機(jī)元素具有主動(dòng)激發(fā)正常人上皮細(xì)胞增殖與促進(jìn)上皮細(xì)胞特異性生理功能(如第4型膠原纖維蛋白和上皮生長(zhǎng)因子的合成分泌)的生物誘導(dǎo)活性。第4型膠原纖維蛋白和上皮生長(zhǎng)因子的合成分泌在上皮細(xì)胞的快速增殖和皮膚創(chuàng)面的快速修復(fù)中起重要作用。現(xiàn)有技術(shù)的皮膚創(chuàng)面敷料產(chǎn)品均不具有類似本發(fā)明敷料材料的特異性生物誘導(dǎo)功能。本發(fā)明中的“生物誘導(dǎo)活性物質(zhì)”又被進(jìn)一步定為無機(jī)元素硅和鈣。
本發(fā)明還提供了一種體外促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖的方法，包括對(duì)這樣的細(xì)胞施用有效量的本發(fā)明硅和/或鈣微顆粒物質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述微顆粒是可溶解性的，例如直徑為100nm-100μm。它們可以是任何無機(jī)硅、鈣物質(zhì)形式，包括SiO2、NaAlSiO2、KalSO2、CaO、CaSO4、CaPO4、CaCl2等或者其任意組合。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述硅和鈣微顆粒組合使用，以相對(duì)化學(xué)原子量百分比計(jì)，硅的含量為50-100％，鈣的含量為0％-50％。對(duì)于硅而言，其終濃度可以是例如1-100ppm。對(duì)于鈣而言，其使用終濃度可以是例如1-33ppm。
下面結(jié)合附圖以非限制性實(shí)施例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)論述。
實(shí)施例1混合型生物誘導(dǎo)硅鈣微顆粒的制備本發(fā)明中的硅和鈣微顆粒直徑采用混合型的形態(tài)組合，此為硅和鈣微顆粒的實(shí)施例。其硅和鈣微顆粒的直徑為100納米和100微米之范圍，但本發(fā)明技術(shù)不局限于此范圍。采用原料為氧化硅(SiO2)和氧化鈣(CaO)，原材料重量比例為氧化硅60％，氧化鈣40％。制備工藝步驟為，上述硅和鈣無機(jī)原料顆粒按重量比例混合后置于Retsch軌道式自滾動(dòng)碾磨機(jī)碾磨1至3天不等，再經(jīng)精密篩網(wǎng)過濾選取直徑為100納米至100微米的大小不等的各類微顆粒，并按顆粒大小比例混合。微顆粒直徑經(jīng)電子掃描顯微鏡測(cè)量確認(rèn)。圖1顯示了如此制備的硅、鈣微顆粒敷料材料的電子掃描顯微鏡照片。此類混合型硅鈣微顆粒經(jīng)蒸汽高壓消毒后，用于其后實(shí)施例的細(xì)胞學(xué)測(cè)試和臨床病例應(yīng)用。
實(shí)施例2正常人上皮細(xì)胞在硅和鈣微顆粒誘導(dǎo)下的增殖與移行生長(zhǎng)(附圖2)測(cè)試之人體上皮細(xì)胞取之于年齡20-25歲的健康捐獻(xiàn)者的皮膚組織。上皮組織在用無菌生理鹽水清洗后，置于細(xì)胞培養(yǎng)皿中，加入含10％小牛血清和0.2％廣譜抗菌素的常規(guī)細(xì)胞培養(yǎng)液中，置于5％CO2和37攝氏度的溫箱中培養(yǎng)，每天換一次新鮮培養(yǎng)液。在培養(yǎng)第14天，上皮細(xì)胞從組織中移行至培養(yǎng)皿平面上，此時(shí)移除組織，讓衍生出的上皮細(xì)胞繼續(xù)在培養(yǎng)皿上增殖。當(dāng)細(xì)胞增殖至第3代和足夠細(xì)胞數(shù)時(shí)，用10％纖維蛋白酶將細(xì)胞從培養(yǎng)皿上酶解下，用于實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，細(xì)胞種植到2厘米直徑的常規(guī)培養(yǎng)皿上，培養(yǎng)液中除加入10％小牛血清和廣譜抗菌素外，還加入按照實(shí)施例1制備的硅鈣無機(jī)元素微顆粒。培養(yǎng)過程中，每隔3天，替換一次含有相同特定化學(xué)濃度的新鮮培養(yǎng)液，然后在這些實(shí)施例中描述的時(shí)間內(nèi)測(cè)試細(xì)胞的相關(guān)生理功能。本實(shí)施例的圖片中顯示在細(xì)胞培養(yǎng)第二天時(shí)，上皮細(xì)胞呈明顯的增殖，伸展和移行。
實(shí)施例3硅和鈣微顆粒對(duì)正常人上皮細(xì)胞的增殖有明顯的誘導(dǎo)作用(附圖3)
上皮的早期快速增殖是上皮創(chuàng)面快速愈合的必要條件。本測(cè)試中用于鑒定測(cè)試材料的上皮細(xì)胞取之于正常人皮膚，按照實(shí)施例2所述方法，細(xì)胞在添加了本發(fā)明設(shè)定的硅和鈣微顆粒材料的溶液中培養(yǎng)生長(zhǎng)。本測(cè)試的細(xì)胞培養(yǎng)液預(yù)先添加了如圖3表下方所示的特定化學(xué)成分組合和作用濃度。其中一組為不添加本發(fā)明硅鈣微顆粒材料的對(duì)照組，添加了測(cè)試材料的實(shí)驗(yàn)組以此為對(duì)照組進(jìn)行比較，從而判斷測(cè)試材料對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)的誘導(dǎo)作用。培養(yǎng)過程中，每隔3天，替換一次含有相同特定化學(xué)濃度的新鮮培養(yǎng)液。在培養(yǎng)的第12天和第20天時(shí)做細(xì)胞增殖的測(cè)試。測(cè)試以常規(guī)的細(xì)胞流動(dòng)計(jì)數(shù)機(jī)對(duì)各種不同化學(xué)添加物濃度和組合中生長(zhǎng)的細(xì)胞總數(shù)作計(jì)數(shù)，并以培養(yǎng)最初24小時(shí)附著于培養(yǎng)皿上的細(xì)胞數(shù)為基數(shù)，計(jì)算出附圖所示的上皮細(xì)胞的增殖數(shù)值。測(cè)試證明，無機(jī)元素硅具有明顯的誘導(dǎo)上皮細(xì)胞增殖的功能。與對(duì)照組相比，在培養(yǎng)第12天(圖3a)，100ppm硅能導(dǎo)致近3倍的增殖，50ppm硅能導(dǎo)致近2.5倍的增殖，10ppm硅能導(dǎo)致近1.5倍的增殖。33ppm鈣能導(dǎo)致近1.5倍的增殖，16及8ppm鈣也能導(dǎo)致明顯的增殖。同時(shí)，當(dāng)硅和鈣兩種無機(jī)元素按圖中所示的各種組合濃度比例添加入細(xì)胞培養(yǎng)液時(shí)，細(xì)胞的增殖率與對(duì)照組相比分別增加了4.5倍，3.5倍和2倍。在培養(yǎng)第20天(圖3b)，由于測(cè)試材料的持續(xù)誘導(dǎo)作用，100ppm硅維持了3倍的細(xì)胞增殖誘導(dǎo)作用，100ppm硅與33ppm鈣的組合導(dǎo)致了5倍以上的細(xì)胞增殖誘導(dǎo)作用。從不同的培養(yǎng)時(shí)間段與各組化學(xué)成分組合的結(jié)果看，硅與鈣在本測(cè)試的濃度和組合范圍內(nèi)具有其濃度與細(xì)胞增殖誘導(dǎo)作用成正比的明顯現(xiàn)象，從而證明了無機(jī)元素硅和鈣具有明顯的上皮細(xì)胞增殖誘導(dǎo)作用。
實(shí)施例4硅和鈣微顆粒對(duì)正常人上皮細(xì)胞第4型膠原纖維蛋白的合成與分泌有明顯的誘導(dǎo)作用(附圖4)第4型原原纖維蛋白是上皮中的主要間質(zhì)蛋白之一，其合成與分泌是正常人上皮細(xì)胞的一項(xiàng)重要的特有的活性指標(biāo)，在上皮創(chuàng)面的愈合中起重要作用。第4型膠原纖維蛋白合成和分泌的增加會(huì)有利于上皮創(chuàng)面的快速愈合。本測(cè)試中實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的正常上皮細(xì)胞培養(yǎng)方法和條件與實(shí)施例3相同，不同的是在培養(yǎng)的第12天和第20天時(shí)對(duì)培養(yǎng)上皮細(xì)胞的第4型膠原纖維蛋白的合成與分泌進(jìn)行定量測(cè)試。本測(cè)試?yán)每谷说?型膠原纖維蛋白的單克隆抗體(購(gòu)自Sigma公司)，應(yīng)用常規(guī)的免疫組織化學(xué)測(cè)試法，對(duì)分泌入各組細(xì)胞的細(xì)胞培養(yǎng)液中的第4型纖維蛋白作含量測(cè)定。數(shù)據(jù)為每千萬個(gè)細(xì)胞在第12天和20天時(shí)分泌的第4型膠原纖維蛋白的納微克數(shù)。測(cè)試證明，無機(jī)元素硅具有明顯的誘導(dǎo)第4型膠原纖維蛋白合成分泌的功能。與對(duì)照組相比，在培養(yǎng)第12天，100ppm硅能導(dǎo)致1倍的增加，50與10ppm硅也能導(dǎo)致明顯的增加。33ppm鈣能導(dǎo)致近0.5倍的增加，16及8ppm鈣也導(dǎo)致明顯的增加。同時(shí)，當(dāng)硅和鈣兩種無機(jī)元素按圖中所示的各種組合濃度比例添加入細(xì)胞培養(yǎng)液時(shí)，第4型膠原纖維蛋白合成分泌的功能與對(duì)照組相比分別增加了2倍，1.5倍和1倍。在培養(yǎng)第20天，由于測(cè)試材料的持續(xù)誘導(dǎo)作用，100ppm硅增加了4倍的第4型膠原纖維蛋白合成分泌，100ppm硅與33ppm鈣的組合導(dǎo)致了6倍以上的誘導(dǎo)作用。從不同的培養(yǎng)時(shí)間段與各組化學(xué)成分組合的結(jié)果看，硅與鈣在本測(cè)試的濃度和組合范圍內(nèi)具有其濃度與第4型膠原纖維蛋白合成分泌的誘導(dǎo)作用成正比的明顯現(xiàn)象，從而證明了無機(jī)元素硅和鈣具有明顯的上皮細(xì)胞合成和分泌第4型膠原纖維蛋白的誘導(dǎo)作用。持久與逐漸增加的第4型膠原纖維蛋白水平有利于創(chuàng)面的纖維支架構(gòu)建，從而促進(jìn)創(chuàng)面的愈合。
實(shí)施例5硅和鈣微顆粒對(duì)正常人上皮細(xì)胞上皮生長(zhǎng)因子的合成與分泌有明顯的誘導(dǎo)作用(附圖5)上皮生長(zhǎng)因子是上皮細(xì)胞增殖的主要調(diào)節(jié)蛋白之一，其合成與分泌是正常人上皮細(xì)胞的一項(xiàng)重要的特有的活性指標(biāo)，在上皮創(chuàng)面的愈合中起重要作用。上皮生長(zhǎng)因子合成和分泌的增加會(huì)有利于上皮細(xì)胞的快速增殖和創(chuàng)面的快速愈合。本測(cè)試中實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的正常上皮細(xì)胞培養(yǎng)方法和條件與實(shí)施例4相同，不同的是在培養(yǎng)的第12天和第20天時(shí)對(duì)培養(yǎng)上皮細(xì)胞的上皮生長(zhǎng)因子的合成與分泌進(jìn)行定量測(cè)試。本測(cè)試?yán)每谷梭w上皮生長(zhǎng)因子的單克隆抗體(購(gòu)自Sigma公司)，應(yīng)用常規(guī)的免疫組織化學(xué)測(cè)試法，對(duì)分泌入各組細(xì)胞的細(xì)胞培養(yǎng)液中的上皮生長(zhǎng)因子作含量測(cè)定。數(shù)據(jù)為每千萬個(gè)細(xì)胞在第12天和20天時(shí)分泌的上皮生長(zhǎng)因子的納微克數(shù)。測(cè)試證明，無機(jī)元素硅具有明顯的誘導(dǎo)上皮生長(zhǎng)因子合成分泌的功能。與對(duì)照組相比，在培養(yǎng)第12天，100ppm硅能導(dǎo)致約4.5倍的增加，50與10ppm硅也能導(dǎo)致明顯的增加。33ppm鈣能導(dǎo)致約1.5倍的增加，16ppm鈣也導(dǎo)致明顯的增加。同時(shí)，當(dāng)硅和鈣兩種無機(jī)元素按圖中所示的各種組合濃度比例添加入細(xì)胞培養(yǎng)液時(shí)，上皮生長(zhǎng)因子合成分泌的功能與對(duì)照組相比分別增加了6.5倍，3.5倍和2.5倍。在培養(yǎng)第20天，由于測(cè)試材料的持續(xù)誘導(dǎo)作用，100ppm硅增加了1倍的上皮生長(zhǎng)因子合成分泌，100ppm硅與33ppm鈣的組合導(dǎo)致了近3倍的誘導(dǎo)作用。從不同的培養(yǎng)時(shí)間段與各組化學(xué)成分組合的結(jié)果看，硅與鈣在本測(cè)試的濃度和組合范圍內(nèi)具有其濃度與上皮生長(zhǎng)因子合成分泌的誘導(dǎo)作用成正比的明顯現(xiàn)象，從而證明了無機(jī)元素硅和鈣具有明顯的上皮細(xì)胞合成和分泌上皮生長(zhǎng)因子的誘導(dǎo)作用。尤其是在培養(yǎng)早期，測(cè)試材料所造成的大幅度增加的上皮生長(zhǎng)因子合成分泌可為上皮創(chuàng)傷的早期帶來極大細(xì)胞增殖擴(kuò)增效應(yīng)，有力地促進(jìn)創(chuàng)面的快速愈合。
實(shí)施例6硅和鈣微顆粒新型敷料材料促進(jìn)人體皮膚創(chuàng)面快速愈合的臨床實(shí)例(附圖6)本實(shí)施例展示應(yīng)用硅和鈣微顆粒新型敷料材料促進(jìn)人體皮膚創(chuàng)面快速愈合的臨床效果?；颊邽?6歲女孩，在游泳池邊跌傷了左膝部，皮膚挫傷面積約3×6平方厘米，深度達(dá)真皮深層，表面滲出明顯。創(chuàng)傷后即被用本發(fā)明實(shí)施例1中所示的硅和鈣微顆粒新型敷料材料散劑噴撒于創(chuàng)面，再覆蓋上消毒紗布。在治療后48小時(shí)，創(chuàng)面的滲出完全消失，沒有繼發(fā)性的創(chuàng)面感染，上皮細(xì)胞已覆蓋了大部分創(chuàng)面。治療后第7天，創(chuàng)面已完全修復(fù)，皮膚表面平整，僅留存少量由于挫傷時(shí)滲血所造成血紅素色素滯留。治療后4星期復(fù)查，皮膚創(chuàng)面完全愈合，血紅素色素滯留也基本消失，無明顯色素沉著，無疤痕形成。圖6顯示了本發(fā)明新型敷料材料散劑處理后不同時(shí)間點(diǎn)的創(chuàng)面照片，右側(cè)為放大照片。實(shí)施例證明，本發(fā)明的新型皮膚創(chuàng)面敷料材料的的創(chuàng)面修復(fù)能力是極其明顯的。如以傳統(tǒng)的表面敷料治療此類創(chuàng)面，表面滲出至少可持續(xù)3天以上，上皮覆蓋創(chuàng)面至少需時(shí)10天以上，再加上傳統(tǒng)表面敷料還難以控制創(chuàng)面的細(xì)菌性感染，而感染將使創(chuàng)面的修復(fù)更加遲緩。因此，本發(fā)明的敷料可縮短至少一半以上的創(chuàng)面愈合時(shí)間。因?yàn)檫t緩的創(chuàng)面愈合是創(chuàng)面愈后形成疤痕的主要原因，所以，本發(fā)明的新型敷料加速創(chuàng)面的愈合，也能有效地免除創(chuàng)面愈合后疤痕的形成。
很顯然，可以不按照上文說明書和實(shí)施例中所作的特定描述實(shí)踐本發(fā)明。
基于上述教導(dǎo)有可能對(duì)本發(fā)明作許多改變和改進(jìn)，因此可以在本發(fā)明待批權(quán)利要求范圍內(nèi)，不必依照這些特定描述實(shí)踐本發(fā)明。
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美國(guó)專利6262020，2001年7月17日美國(guó)專利5604200，1997年2月18日*注CHOU L.是本發(fā)明人的英文名字
權(quán)利要求
1.一種可用于治療或緩解個(gè)體中需要促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖分化的疾病或狀況的敷料材料，其中含有治療有效量的無機(jī)元素硅和/或鈣微顆粒，以及任選地醫(yī)學(xué)上可接受的載體和/或賦形劑。
2.權(quán)利要求1的敷料材料，其中含有無機(jī)元素硅和鈣微顆粒。
3.權(quán)利要求1的敷料材料，其中所述硅和/或鈣微顆粒以單元素微顆粒或復(fù)合元件微顆粒形式存在。
4.權(quán)利要求1的敷料材料，其中所述微顆粒是可溶解性的。
5.權(quán)利要求1的敷料材料，其中所述微顆粒直徑為100nm-100μm。
6.權(quán)利要求1的敷料材料，其中所述無機(jī)元素硅選自SiO2、NaAlSiO2、KalSiO2等任何含硅的化合物或者其任意組合。
7.權(quán)利要求1的敷料材料，其中以相對(duì)化學(xué)原子量百分比計(jì)，硅的含量為0-100％，鈣的含量為0％-100％。
8.權(quán)利要求1的敷料材料，其中無機(jī)元素鈣以CaO、CaSO4、CaPO4、CaCl2等任何含鈣的化合物或者其任意組合的形式存在。
9.權(quán)利要求1的敷料材料，其中還可添加入抗菌素、常規(guī)局部表面麻醉藥物、或其它能促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖的因子，如纖維蛋白和/或上皮生長(zhǎng)因子，或者其任意組合。
10.權(quán)利要求1的敷料材料，其以粉劑、軟膏或貼劑形式存在。
11.權(quán)利要求1的敷料材料，其為皮膚創(chuàng)面敷料，用于促進(jìn)皮膚創(chuàng)面修復(fù)或愈合。
12.權(quán)利要求1的敷料材料，其中所述疾病或狀況是切割傷、挫傷、燒傷、燙傷、化學(xué)性灼傷、褥傷或各類皮膚表面潰瘍等。
13.權(quán)利要求1的敷料材料，其中所述個(gè)體是動(dòng)物，特別是哺乳動(dòng)物(如猿、牛、馬、豬、綿羊、嚙齒動(dòng)物、山羊、狗、貓)，最優(yōu)選人。
14.無機(jī)元素硅和/或鈣在制備可用于治療或緩解個(gè)體中需要促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖分化的疾病或狀況的敷料材料中的用途。
15.權(quán)利要求14的用途，其中所述敷料材料用作各類體內(nèi)植入器具的表面涂層。
16.權(quán)利要求15的用途，其中所述體內(nèi)植入器具是冠狀動(dòng)脈金屬支架。
17.權(quán)利要求14的用途，其中所述疾病或狀況是切割傷、挫傷、燒傷、燙傷、化學(xué)性灼傷、褥傷或各類皮膚表面潰瘍等。
18.權(quán)利要求14的用途，其中所述無機(jī)元素硅和/或鈣為100nm-100μm的微顆粒。
19.一種體外促進(jìn)上皮的細(xì)胞增殖的方法，包括對(duì)這樣的細(xì)胞施用增殖有效量的硅和/或鈣微顆粒物質(zhì)。
20.權(quán)利要求19的方法，其中硅的使用終濃度為1-100ppm。
21.權(quán)利要求19的方法，其中鈣的使用終濃度為1-33ppm。
22.權(quán)利要求19的方法，其中所述微顆粒直徑為100nm-100μm。
23.權(quán)利要求19的方法，其中無機(jī)元素硅和/或鈣是SiO2、NaAlSiO2、KalSiO2、CaO、CaSO4、CaPO4、CaCl2等任何含硅和/或鈣的化合物，或者其任意組合。
全文摘要
公開了一種可促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖的新型敷料材料及其在皮膚創(chuàng)面治療中的應(yīng)用。該材料以能主動(dòng)誘導(dǎo)人體皮膚上皮細(xì)胞增殖分化、抑制創(chuàng)面炎性滲出、促進(jìn)皮膚創(chuàng)面快速愈合的硅和鈣無機(jī)元素為生物活性物質(zhì)，以散劑劑型、軟膏劑型、和貼膠劑型，安全、經(jīng)濟(jì)、有效地用于因切割傷、挫傷、燒傷、燙傷、化學(xué)性灼傷、褥瘡、和各類皮膚表面潰瘍等慢性大面積皮膚創(chuàng)面治療。
文檔編號(hào)A61P43/00GK1535731SQ0310962
公開日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2003年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月9日
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