CN104031285A - 生物相容性纤维素多糖海绵的制备方法 - Google Patents

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彭长生
王风华
笪利
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Abstract

本发明公开了生物相容性纤维素多糖海绵的制备方法,属于止血材料制备技术领域。其中所述纤维素多糖为羧甲基纤维素、透明质酸中的一种或混合物。本发明的海绵是经过化学交联改性,所得产物进行乙醇沉淀、烘干、复溶并清洗纯化或直接进行清洗纯化,与增塑剂混合后经真空冷冻干燥制得。该海绵止血速度快、粘附性强且生物相容性好,可以直接用于出血创面,避免采用动物源性胶原蛋白、壳聚糖等材料可能存在的潜在及未知感染风险。

Description

生物相容性纤维素多糖海绵的制备方法
技术领域
本发明涉及一种生物相容性纤维素多糖海绵,可作为止血材料、可降解防粘连材料、促进组织愈合材料,直接用于人、哺乳动物的有血创面,属于止血材料制备技术领域。
背景技术
临床上使用的传统的止血材料是纱布,棉垫等,但传统方法的止血效果并不令人满意。近年来,止血海绵被广泛应用于人体内外创伤及手术止血,可以起到快速止血的作用。目前大多数的止血海绵产品有胶原蛋白海绵、明胶海绵、壳聚糖及甲壳胺海绵,这些海绵的主要成分皆为动物组织的提取物,含异种蛋白,易引起过敏反应,临床上可能引起病人发热等症状,易引起感染,降低伤口的愈合率;另外,此类海绵表面干燥,柔韧性差,因此不能很好的贴附出血创面。纤维素多糖材料的止血海绵较少见,羧甲基纤维素为天然植物源性多糖材料,价格低廉,生物相容性好,被广泛应用于医药、食品等领域;透明质酸可以经过发酵获得,蛋白成分含量极低,是一种多功能基质,广泛分布于人体各个部位,有“天然保湿因子”的美誉;本发明应用羧甲基纤维素与透明质酸制备所得海绵,外观柔韧、粘附性强,吸血止血速度快,且吸血后海绵表面形成凝胶状,能提供伤口湿性环境,加速伤口愈合,材料本身皆为可降解材料,能用于体内防粘连。
市场上已有的纤维素类医用敷料制品有氧化再生纤维素制备的防粘连止血纱布,为普通纱布经过化学方法氧化所得,止血效果不佳, 遇水便成泡沫型稀疏凝胶,降解周期较短。透明质酸材料的产品有大清止血纸、防粘连凝胶等,大清止血纸是由透明质酸与羧甲基壳聚糖经过化学改性获得,该产品吸血率低,降解迅速,主要用于防粘连,功能等同于透明质酸凝胶。类似产品医用方面应用比较单一,部分临床应用受到限制。
发明内容
本发明提供一种生物相容性纤维素多糖海绵。
本发明提供所述海绵的用途及制备方法。
本发明提供一种生物相容性纤维素多糖海绵的制备方法,按照下述步骤进行:(1)取纤维素多糖,加入NaOH碱性水溶液中,搅拌至均匀,加入交联剂,充分搅拌混匀,45℃孵育交联6h,得到均匀的凝胶体,(2)将所得凝胶体经乙醇沉淀沉淀、烘干、复溶及清洗纯化,或者直接进行清洗纯化,(3)于纯化后凝胶中加入增塑剂,搅拌均匀,倒入冻干盘中,于冷冻干燥机中-45℃预冻10h,再进行-15℃低温升华40h,所得白色海绵固体用铝箔袋密封包装,进行Co-60γ射线辐照灭菌处理。
其中所述纤维素多糖为羧甲基纤维素钠、透明质酸钠中的一种或混合物;其中所述的羧甲基纤维素钠和透明质酸钠的混合物的质量比为2∶1。
其中所述的纤维素多糖与NaOH的质量比为25∶1。
其中所述的NaOH碱性水溶液的浓度为0.04M。
其中所述的纤维素多糖与交联剂的比(w/v)为1∶0.5~1∶1(g/mL)。
其中所述的交联剂为乙二醇二缩水甘油醚或1,4-丁二醇二缩水甘油醚。
其中所述的乙醇沉淀沉淀、烘干、复溶及清洗纯化方法如下:无水乙醇沉淀,其中交联反应产物与加入无水乙醇的体积比为1∶4~1∶5,最佳为1∶4,快速沉淀、过滤,鼓风干燥箱中55℃烘干沉淀产物并用纯化水复溶,后续清洗纯化方法为0.1M NaCl溶液平衡8h及纯化水清洗20h。
其中所述的直接清洗纯化方法如下:直接用0.1M NaCl溶液平衡8h及纯化水清洗40h。
其中所述的增塑剂为甘油、聚乙二醇中的一种或多种组合,且加入增塑剂的量为纤维素多糖质量的0.2~0.4倍。
本发明提供一种生物相容性纤维素多糖海绵,可直接作用于有血创面,包括对体表创伤、手术创面的止血,止血迅速,且能为人体吸收,具有防粘连作用。在体表创面止血后,表层呈现凝胶状,能提供创面湿性环境,加速创面愈合。
所述生物相容性纤维素多糖海绵,其吸水率不低于自身重量的30倍。
所述生物相容性纤维素多糖海绵,无毒无刺激、不发生溶血,重金属、内毒素等检测皆合格,交联剂含量很低,无毒副作用。
所述生物相容性纤维素多糖海绵,经皮下植入试验检测海绵可降解,降解周期为8~12周,且生物体无异常情况发生。
本发明的优点:
本发明中所得生物相容性纤维素海绵为一种经过化学交联改性的生物多糖类海绵制品。它具有以下优点:
安全系数高:本品为天然植物多糖类生物材料,无动物源性,可降解,不易造成异源病毒的感染,更加安全。
新技术创新:本品对天然生物多糖进行特殊工艺改性,突破以往该类材料产品止血效果差并且很快被机体降解的特点,创新性的开发出吸液后仍保持保持固态,外观柔韧,吸液迅速,吸液率是自身的30-40倍,创吸收能力领先地位,能快速止血,并能大量吸收伤口渗出液。且吸液后与创面接触部分成透明凝胶状,不粘连伤口,提供创面湿性环境,加速创面愈合。
新工艺创新:本品采用特殊纯化及冻干工艺获得,保持原材料的性能稳定,同时保证产品的安全性,产品无环保污染,生物相容性好,更好的保证患者的健康和安全。
附图说明
图1为不同敷料的创面愈合曲线。(图中GS为明胶海绵,CMC为CMC海绵,HA为HA-CMC海绵,MG为无菌纱布)
具体实施方式
实施例1 羧甲基纤维素海绵A(CMC海绵A)
取羧甲基纤维素钠(CMC)1.2g,加入30mL0.04M NaOH碱性水溶液中,搅拌至均匀,加入交联剂1,4-丁二醇二缩水甘油醚(BDDE)0.6mL,充分搅拌混匀,45℃孵育交联6h,得到均匀的凝胶体,将所得凝胶体经0.1M NaCl溶液平衡8h,纯化水清洗40h,于纯化后凝胶 中加入0.36g甘油,搅拌均匀,倒入冻干盘中,于冷冻干燥机中-45℃预冻10h,再进行-15℃低温升华40h,所得白色海绵固体用铝箔袋密封包装,进行Co-60γ射线辐照灭菌处理。
实施例2 羧甲基纤维素海绵B(CMC海绵B)
取羧甲基纤维素钠(CMC)1.2g,加入30mL0.04M NaOH碱性水溶液中,搅拌至均匀,加入交联剂1,4-丁二醇二缩水甘油醚(BDDE)1.2mL,充分搅拌混匀,45℃孵育交联6h,得到均匀的凝胶体,于所得凝胶体加入150ml无水乙醇,轻柔搅拌,过滤得到的絮状产物,与55℃烘箱中烘干产物,并加入30ml纯化水复溶,然后经0.1M NaCl溶液平衡8h,纯化水清洗20h,并于纯化后凝胶中加入0.48g聚乙二醇,搅拌均匀,倒入冻干盘中,于冷冻干燥机中-45℃预冻10h,再进行-15℃低温升华40h,所得白色海绵固体用铝箔袋密封包装,进行Co-60γ射线辐照灭菌处理。
实施例3 羧甲基纤维素、透明质酸海绵A(HA-CMC海绵A)
分别取羧甲基纤维素钠(CMC)0.8g和透明质酸钠(HA)0.4g混合后,加入30mL0.04M NaOH碱性水溶液中,搅拌至均匀,加入交联剂乙二醇二缩水甘油醚0.6mL,充分搅拌混匀,45℃孵育交联6h,得到均匀的凝胶体,将所得凝胶体置于经0.1M NaCl溶液平衡8h、纯化水清洗40h,于纯化后凝胶中加入0.24g甘油,搅拌均匀,倒入冻干盘中,于冷冻干燥机中-45℃预冻12h,再进行-15℃低温升华40h,所得白色海绵固体用铝箔袋密封包装,进行Co-60γ射线辐照灭菌处理。
实施例4 羧甲基纤维素、透明质酸海绵B(HA-CMC海绵B)
分别取羧甲基纤维素钠(CMC)0.8g和透明质酸钠(HA)0.4g混合后,加入30mL0.04M NaOH碱性水溶液中,搅拌至均匀,加入交联剂乙二醇二缩水甘油醚1.2mL,充分搅拌混匀,45℃孵育交联6h,得到均匀的凝胶体,加入120ml无水乙醇,轻柔搅拌,过滤得到的絮状产物,与55℃烘箱中烘干产物,并加入30ml纯化水复溶,然后经0.1M NaCl溶液平衡8h、纯化水清洗20h,于纯化后凝胶中加入0.36g聚乙二醇及甘油混合物,搅拌均匀,倒入冻干盘中,于冷冻干燥机中-45℃预冻12h,再进行-15℃低温升华40h,所得白色海绵固体用铝箔袋密封包装,进行Co-60γ射线辐照灭菌处理。
实验例1 物理化学性能检测
实施例所得4种海绵,分别为CMC海绵A、CMC海绵B、HA-CMC海绵A和HA-CMC海绵B,对其基本物理化学性质进行检测,检测结果为:吸水率依次为35.96、37.53、30.26和38.12;pH值分别为7.56、7.63、7.32和7.75。
实验例2 生物相容性检测
实施例所得4种海绵,分别为CMC海绵A、CMC海绵B、HA-CMC海绵A和HA-CMC海绵B,对其生物相容性进行检测,检测结果为:4种海绵体外细胞毒性均≤1级;无刺激致敏反应;不发生溶血;内毒素均≤0.5Eu/ml;重金属含量均≤10ug/g;皮下植入实验结果显示CMC海绵A和CMC海绵B皮下8-12周降解,HA-CMC海绵A和B在皮下8-10周降解,机体均无异常反应。
实验例3 交联剂含量检测
实施例所得4种海绵,分别为CMC海绵A、CMC海绵B、HA-CMC海绵A和HA-CMC海绵B,对其交联剂含量进行检测,检测结果为:CMC海绵B与HA-CMC海绵B的交联剂含量几乎没有,而CMC海绵A与HA-CMC海绵A交联剂含量很低,不会影响机体的其他机能,也无毒副作用产生。
实验例4 皮肤止血及愈创性能实验
选择CMC海绵A和HA-CMC海绵A进行本实验,下面统称CMC海绵和HA-CMC海绵。
兔耳皮肤出血模型的建立和皮肤止血实验:麻醉成功后,固定于手术台上。右耳外侧皮肤脱毛,显露血管,碘伏消毒后,耳外侧中央处做1×1cm创面,血管横断但耳朵不切透,血液充满创面后取消毒纱布拭去血液,加盖止血材料,砝码20g加压,以加盖敷料至术区渗血停止的时间作为止血时间,称量止血前后敷料增加的重量为出血量。家兔改左侧卧位后左耳进行同样实验操作,分别覆盖不同的实验敷料。每种敷料样品分别进行6次实验。
兔背部愈创效果评价:雄性新西兰家兔4只,来源同前,实验前1天硫化钠溶液兔背部脱毛,实验当日麻醉生效后,碘伏消毒,在脊柱两侧距中线2cm各剪2个直径1.5cm圆形全层厚皮肤伤口,将愈创实验敷料用2ml无菌生理盐水浸湿后分别敷盖于家兔的背部创面,每只家兔应用HA-CMC海绵、CMC海绵、明胶海绵、无菌纱布四种愈创实验敷料,胶布黏贴固定,每天换药,拍摄不同时间点创面的数码照片, 以Image Pro Plus6.0软件进行创面面积的计算。按公式计算创伤后创面收缩率(全层皮肤缺损创面):创面收缩率(%)=(裸露创面面积+新生上皮面积)/最初创面面积×100%。得出创面愈合曲线。
统计处理:使用SPSS18.0软件分析数据,将实验所得结果进行比较,计量资料采用单因素方差分析(One-way ANOVA),组内比较采用LSD检验。p<0.05认为差异具有显著统计学意义。
表1 兔耳皮肤止血实验结果
由表1可以看出,各组敷料的止血时间和失血量的差异有显著性意义(p<0.05),四组敷料进行组间比较,无菌纱布组的止血时间和出血量均大于其他三组,差异有显著性意义(p<0.001);前三组敷料相互间比较中,止血时间和失血量的差异无显著意义。
兔背部创愈实验结果
术后换药观察,家兔背部皮肤创面均无感染,术后第1-4天,HA-CMC海绵、CMC海绵换药时见敷料容易揭去,创面湿润,有白色膜状物逐渐形成并覆盖创面,创面柔软,膜状物逐渐增厚干燥,至术后第10天创面长平,HA-CMC海绵较CMC海绵愈合效果更明显;阳性对照明胶海绵、阴性对照无菌纱布换药时见术后第2天创面即开始干燥结痂,敷料与创面粘连,揭去敷料容易牵拉创面已形成的部分痂皮,导致创面出血,延长愈合时间,痂皮完全干燥后逐渐收缩、变硬,至术后第14天痂皮脱落,痂下愈合。
创面收缩率是指在创伤愈合过程中创面愈合的程度或者创面愈合速率变化,是研究评价创面在不同时间愈合的直接指标之一。创面愈合曲线见图1。CMC海绵、HA-CMC海绵在创面愈合期(1-11天)创面收缩率无显著差异;阳性对照明胶海绵、阴性对照无菌纱布创面愈合期(1-15天)创面收缩率无显著差异;但CMC海绵、HA-CMC海绵创面收缩明显由快于相同时间点阳性对照明胶海绵、阴性对照无菌纱布创面收缩率,且创面愈合时间明显缩短。

Claims (10)

1.一种生物相容性纤维素多糖海绵的制备方法,其特征在于按照下述步骤进行:(1)取纤维素多糖,加入NaOH碱性水溶液中,搅拌至均匀,加入交联剂,充分搅拌混匀,45℃孵育交联6h,得到均匀的凝胶体,(2)将所得凝胶体经乙醇沉淀沉淀、烘干、复溶及清洗纯化,或者直接进行清洗纯化,(3)于纯化后凝胶中加入增塑剂,搅拌均匀,倒入冻干盘中,于冷冻干燥机中-45℃预冻10h,再进行-15℃低温升华40h,所得白色海绵固体用铝箔袋密封包装,进行Co-60γ射线辐照灭菌处理。
2.根据权利要求1所述的一种生物相容性纤维素多糖海绵的制备方法,其特征在于其中所述纤维素多糖为羧甲基纤维素钠、透明质酸钠中的一种或混合物;其中所述的羧甲基纤维素钠和透明质酸钠的混合物的质量比为2∶1。
3.根据权利要求1所述的一种生物相容性纤维素多糖海绵的制备方法,其特征在于其中所述的纤维素多糖与NaOH的质量比为25∶1。
4.根据权利要求1所述的一种生物相容性纤维素多糖海绵的制备方法,其特征在于其中所述的NaOH碱性水溶液的浓度为0.04M。
5.根据权利要求1所述的一种生物相容性纤维素多糖海绵的制备方法,其特征在于其中所述的纤维素多糖与交联剂的比(w/v)为1∶0.5~1∶1。
6.根据权利要求1所述的一种生物相容性纤维素多糖海绵的制备方法,其特征在于其中所述的交联剂为乙二醇二缩水甘油醚或1,4-丁二醇二缩水甘油醚。
7.根据权利要求1所述的一种生物相容性纤维素多糖海绵的制备方法,其特征在于其中所述的增塑剂为甘油、聚乙二醇中的一种或多种组合,且加入增塑剂的量为纤维素多糖质量的0.2~0.4倍。
8.根据权利要求1所述的一种生物相容性纤维素多糖海绵的制备方法,其特征在于其中所述的乙醇沉淀沉淀、烘干、复溶及清洗纯化方法如下:无水乙醇沉淀,其中交联反应产物与加入无水乙醇的体积比为1∶4~1∶5,,快速沉淀、过滤,鼓风干燥箱中55℃烘干沉淀产物并用纯化水复溶,后续清洗纯化方法为0.1MNaCl溶液平衡8h及纯化水清洗20h。
9.根据权利要求1所述的一种生物相容性纤维素多糖海绵的制备方法,其特征在于其中所述的直接清洗纯化方法如下:直接用0.1M NaCl溶液平衡8h及纯化水清洗40h。
10.根据权利要求8所述的一种生物相容性纤维素多糖海绵的制备方法,其特征在于其中所述的交联反应产物与加入无水乙醇的体积比为1∶4。
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