CN105327389A - 基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料及其制备方法，其特点是将双醛羧甲基纤维素与硝酸银共混通过氧化还原反应制得含有纳米银的混合液，接着先后将一定量的胶原聚集体与聚乙烯吡咯烷酮溶解在上述混合液中，然后经过梯度脱水、脱醇、真空干燥、浸渍、冻干、适度粉碎、灭菌等工艺，最后获得了基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料。该材料使用了与天然组织胶原结构更类似的胶原聚集体，与普通胶原类材料相比，本发明所制备的絮状止血材料具有更为优异的结构稳定性、力学性能、生物降解性、生物相容性等理化性能和生物学性能，又能促进创面愈合和修复，更兼具了纳米银的广谱抗菌/抑菌性，与创面伤口接触面大，亲水性、粘附性强，可用于体表创伤的止血修复及一般性民用止血急救。

Description

基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及了一种基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料及其制备方法，属于生物医用材料制备领域。
背景技术
在各类外科手术或创伤治疗中，创面出血及与外界隔离避免感染，对患者的伤口愈合影响很大，创伤失血过多，伤员会休克、昏迷，甚至面临极大的生命危险，单靠创面的自体生理性止血，并不能使创面快速、有效地止血，在实际的外科和创伤手术中，经常会借助外源性止血药物或止血材料来促进伤口、创面迅速止血。胶原基止血材料很早就受到人们的广泛关注，早在1953年有研究者就发现了胶原具有止血作用[蒋挺大.胶原与胶原蛋白[M].北京：化学工业出版社，2006:191-195]，胶原可局部刺激血小板的粘附与凝聚，激活凝血系统，当血管壁受损破坏时，血液中的血小板会在胶原的刺激下迅速接触、粘附，发生凝聚作用，生成纤维蛋白，形成血栓而阻止血液流动。同时胶原又具有良好的生物相容性、免疫原性低、适度的机械性能，并能够促进细胞的粘附、增殖和创口的复合，这使得胶原逐步成为止血材料的研究热点。然而，现有技术存在以下不足：
1.胶原本身力学性能不足，粘附性较差，尤其是其海绵制品，不易贴服在创面上；
2．胶原本身止血性能一般，功能单一。
胶原聚集体为传统胶原分子的聚集态结构体，是从胶原组织体中直接获取，极大程度地保留了动物体内天然胶原的空间结构与性能特征，与胶原相比，其具有更为优异的力学性能、结构与热稳定性、生物降解性能和止血性能，在医学领域的应用前景十分诱人，本发明中所述的胶原聚集体是根据本课题组前期公开的专利所述的制备方法获得的[但卫华，刘新华，但年华，等.无抗原胶原聚集体及其制备方法.中国发明专利.201410324893.5]。羧甲基纤维素是当今世界上使用范围最广、用量最大的纤维素种类，通过氧化反应使其分子链产生醛基继而制备成双醛羧甲基纤维素。将过量的双醛羧甲基纤维素与胶原聚集体混合，一部分可作为胶原聚集体的生物型交联剂起到有效交联胶原聚集体的效果，另一部分其活性醛基的强还原性又能与Ag+发生氧化还原反应产生纳米银，可赋予胶原材料优异的抗菌性能。聚乙烯吡咯烷酮亲水性极强，将其与胶原聚集体、双醛羧甲基纤维素、纳米银共混，充分发挥材料间的协同作用，通过一定方法可制得综合性能优越、具有抗菌/抑菌功能的絮状抗菌止血材料。
发明内容
本发明的目的是针对现有相关技术的不足而提供了一种基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料。该絮状止血材料应是一种既具有较好的生物相容性、合适的生物降解性能、亲水性和良好的粘附性等优良性能，又能够快速有效止血、抗菌/抑菌、促进创面愈合和修复的生物医用材料。
本发明的目的可以由以下制备技术来实现，其制备方法步骤如下：
（1）基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料原液的制备：将10～100体积份的0.1mg/mL硝酸银溶液缓慢加入到40～400体积份的0.1mg/ml氧化度为35%～50%的双醛羧甲基纤维素钠溶液，接着使用醋酸调节反应混合液pH至3～5，然后在50～70℃恒温水浴锅中缓慢搅拌反应10～20h，得到混合液A；待反应完成后，将混合液A室温下降至常温，再使用醋酸调节混合液pH至3～4.5，接着取2～20重量份的胶原聚集体，4～10℃下搅拌将其溶胀于上述混合液A中，待胶原聚集体充分溶胀后，继续持续搅拌4～24h，得到混合液B；最后取2～20重量份的聚乙烯吡咯烷酮，4～10℃下缓慢搅拌加入到混合液B中，待聚乙烯吡咯烷酮充分溶解后，得到混合液C；
（2）基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料的制备：向混合液C中缓慢加入纯乙醇，使得乙醇的最终体积分数为30%，静置10～15min后，接着补加乙醇，使得乙醇的最终体积分数为50%，静置10～15min后，继续补加乙醇，使得乙醇的最终体积分数为70%，静置10～15min后，将混合液C在5000～10000rpm下离心10～20min，除去上清液，将沉淀物磁力搅拌分散在体积分数为90%的乙醇溶液中，静置10～15min后，在5000～10000rpm离心5～10min，除去上清液，将沉淀物磁力搅拌分散在纯乙醇中，静置10～15min后，加入有机脱醇剂进行梯度脱醇，分别使用最终体积分数为30%、50%、70%、90%的有机脱醇剂分别脱醇10～15min，100%脱醇剂脱醇2次，每次10～15min，最后在5000～10000rpm离心10～15min，回收上清液，将沉淀物放置于真空干燥箱中，室温下干燥24～48h，得到基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料中间产品；将上述基于胶原聚集体的絮状型抗菌止血材料中间产品先后浸渍在生理盐水和PBS缓冲液中，以进一步除去残留在止血材料中的有机溶剂，最终经冷冻干燥、粉碎机适度粉碎，剂量为6～30KGy/h60Co所产生的γ射线消毒灭菌，成型包装，得到基于胶原聚集体的絮状型抗菌止血材料的最终成品。
在上述的制备方法中，步骤（1）中使用双醛羧甲基纤维素是依据本课题组前期公开专利[但卫华，刘新华，但年华，等.具有抗菌/抑菌功效的胶原集合体复合型医用纤维.中国发明专利.201510127304.9]所述方法制得的；步骤（1）中所述的聚乙烯吡咯烷酮为医用级；步骤（2）中粉碎机的粉碎程度视止血材料的蓬松程度而定。
本发明有以下优点：
（1）与已有大多报道的胶原类止血材料不同，本发明以胶原聚集体为原料，其为胶原的聚集体，与普通胶原相比，其多级结构更为复杂，更加接近组织体内胶原的存在结构形态，更符合材料仿生学的设计理念，其止血性能、结构稳定性、生物降解性、生物活性应更佳；
（2）本发明所述的双醛羧甲基纤维素，一部分可作为胶原聚集体的生物型交联剂，与胶原氨基发生席夫碱反应起到有效交联胶原聚集体的效果，在不影响胶原聚集体的生物活性的同时，可进一步增强胶原聚集体的理化性能；另一部分是其活性醛基的强还原性可与Ag+发生氧化还原反应生产纳米银，进而赋予胶原材料优异的抗菌性能；
（3）聚乙烯吡咯烷酮极强的亲水性可增强材料的亲水性，有利于材料快速吸收创面出血，降低出血时间；
（4）絮状材料与创面接触面积大，粘附性强，有利于伤口快速有效止血。
具体实施方式
下面通过实施对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于本发明进行进一步说明，而不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出非本质的改进和调整。
实施例1
（1）基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料原液的制备：将10体积份的0.1mg/mL的硝酸银溶液缓慢加入到40体积份的0.1mg/ml氧化度为35%双醛羧甲基纤维素钠溶液，接着使用醋酸调节反应混合液pH至3，然后在50℃恒温水浴锅中缓慢搅拌反应4h，得到混合液A；待反应完成后，将混合液A室温下降至常温，再使用醋酸溶液调节混合液pH至3，接着取2重量份的胶原聚集体，4℃下搅拌将其溶胀于上述混合液A中，待胶原聚集体充分溶胀后，继续持续搅拌10h，得到混合液B；最后取2重量份的聚乙烯吡咯烷酮，4℃下缓慢搅拌加入到混合液B中，待聚乙烯吡咯烷酮充分溶解后，得到混合液C；
（2）基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料的制备：向混合液C中缓慢加入纯乙醇，使得乙醇的最终体积分数为30%，静置10min后，接着补加乙醇，使得乙醇的最终体积分数为50%，静置10min后，继续补加乙醇，使得乙醇的最终体积分数为70%，静置10min后，将混合液C在5000rpm下离心10min，除去上清液，将沉淀物磁力搅拌分散在体积分数为90%的乙醇溶液中，静置10min后，在5000rpm离心5min，除去上清液，将沉淀物磁力搅拌分散在乙醇中，静置10min后，加入有机脱醇剂进行梯度脱醇，分别使用最终体积分数为30%、50%、70%、90%的有机脱醇剂分别脱醇10min，100%脱醇剂脱醇2次，每次10min，最后在5000rpm离心10min，回收上清液，将沉淀物放置于真空干燥箱中，室温下干燥24h，得到基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料中间产品；将上述基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料中间产品先后浸渍在生理盐水和PBS缓冲液中，以进一步除去残留在止血材料中的有机溶剂，最终经冷冻干燥、粉碎机适度粉碎，剂量为6KGy/h60Co所产生的γ射线消毒灭菌，成型包装，得到基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料的最终成品。
实施例2
（1）基于胶原聚集体的絮状型抗菌止血材料原液的制备：将20体积份的0.1mg/mL的硝酸银溶液缓慢加入到80体积份的0.1mg/ml氧化度为45%双醛羧甲基纤维素钠溶液，接着使用醋酸调节反应混合液pH至4，然后在55℃恒温水浴锅中缓慢搅拌反应18h，得到混合液A；待反应完成后，将混合液A室温下降至常温，再使用醋酸溶液调节混合液pH至4，接着取6重量份的胶原聚集体，8℃下搅拌将其溶胀于上述混合液A中，待胶原聚集体充分溶胀后，继续持续搅拌20h，得到混合液B；最后取6重量份的聚乙烯吡咯烷酮，8℃下缓慢搅拌加入到混合液B中，待聚乙烯吡咯烷酮充分溶解后，得到混合液C；
（2）基于胶原聚集体的絮状型抗菌止血材料的制备：向混合液C中缓慢加入纯乙醇，使得乙醇的最终体积分数为30%，静置12min后，接着补加乙醇，使得乙醇的最终体积分数为50%，静置12min后，继续补加乙醇，使得乙醇的最终体积分数为70%，静置12min后，将混合液C在8000rpm下离心12min，除去上清液，将沉淀物磁力搅拌分散在体积分数为90%的乙醇溶液中，静置12min后，在8000rpm离心8min，除去上清液，将沉淀物磁力搅拌分散在乙醇中，静置12min后，加入有机脱醇剂进行梯度脱醇，分别使用最终体积分数为30%、50%、70%、90%的有机脱醇剂分别脱醇12min，100%脱醇剂脱醇2次，每次12min，最后在5000～10000rpm离心12min，回收上清液，将沉淀物放置于真空干燥箱中，室温下干燥36h，得到基于胶原聚集体的絮状型抗菌止血材料中间产品；将上述基于胶原聚集体的絮状型抗菌止血材料中间产品先后浸渍在生理盐水和PBS缓冲液中，以进一步除去残留在止血材料中的有机溶剂，最终经冷冻干燥、粉碎机适度粉碎，剂量为20KGy/h60Co所产生的γ射线消毒灭菌，成型包装，得到基于胶原聚集体的絮状型抗菌止血材料的最终成品。
实施例3
（1）基于胶原聚集体的絮状型抗菌止血材料原液的制备：将100体积份的0.1mg/mL的硝酸银溶液缓慢加入到400体积份的0.1mg/ml氧化度为50%双醛羧甲基纤维素钠溶液，接着使用醋酸调节反应混合液pH至5，然后在70℃恒温水浴锅中缓慢搅拌反应20h，得到混合液A；待反应完成后，将混合液A室温下降至常温，再使用醋酸溶液调节混合液pH至4.5，接着取20重量份的胶原聚集体，10℃下搅拌将其溶胀于上述混合液A中，待胶原聚集体充分溶胀后，继续持续搅拌24h，得到混合液B；最后取20重量份的聚乙烯吡咯烷酮，10℃下缓慢搅拌加入到混合液B中，待聚乙烯吡咯烷酮充分溶解后，得到混合液C；
（2）基于胶原聚集体的絮状型抗菌止血材料的制备：向混合液C中缓慢加入纯乙醇，使得乙醇的最终体积分数为30%，静置15min后，接着补加乙醇，使得乙醇的最终体积分数为50%，静置15min后，继续补加乙醇，使得乙醇的最终体积分数为70%，静置15min后，将混合液C在10000rpm下离心20min，除去上清液，将沉淀物磁力搅拌分散在体积分数为90%的乙醇溶液中，静置15min后，在10000rpm离心10min，除去上清液，将沉淀物磁力搅拌分散在乙醇中，静置10～15min后，加入有机脱醇剂进行梯度脱醇，分别使用最终体积分数为30%、50%、70%、90%的有机脱醇剂分别脱醇15min，100%脱醇剂脱醇2次，每次15min，最后在10000rpm离心15min，回收上清液，将沉淀物放置于真空干燥箱中，室温下干燥48h，得到基于胶原聚集体的絮状型抗菌止血材料中间产品；将上述基于胶原聚集体的絮状型抗菌止血材料中间产品先后浸渍在生理盐水和PBS缓冲液中，以进一步除去残留在止血材料中的有机溶剂，最终经冷冻干燥、粉碎机适度粉碎，剂量为30KGy/h60Co所产生的γ射线消毒灭菌，成型包装，得到基于胶原聚集体的絮状型抗菌止血材料的最终成品。

Claims (4)

1.基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料，主要包含有胶原聚集体、双醛羧甲基纤维素钠、纳米银与聚乙烯吡咯烷酮四种基料，其关键性能指标如下：
外观：黄色或棕黄色絮状物；
纳米银粒径：10～50nm；
重金属含量：≤10μg/g(m/m)；
细胞毒性：细胞毒性反应不大于1级；
无菌试验：无菌；
致敏试验：无迟发性超敏反应；
皮内反应试验：原发性刺激指数PII<0.4。
2.如权利要求1所述的基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料原液的制备：将10～100体积份的0.1mg/mL硝酸银溶液缓慢加入到40～400体积份的0.1mg/ml氧化度为35%～50%的双醛羧甲基纤维素钠溶液，接着使用醋酸调节反应混合液pH至3～5，然后在50～70℃恒温水浴锅中缓慢搅拌反应10～20h，得到混合液A；待反应完成后，将混合液A室温下降至常温，再使用醋酸调节混合液pH至3～4.5，接着取2～20重量份的胶原聚集体，4～10℃下搅拌将其溶胀于上述混合液A中，待胶原聚集体充分溶胀后，继续持续搅拌4～24h，得到混合液B；最后取2～20重量份的聚乙烯吡咯烷酮，4～10℃下缓慢搅拌加入到混合液B中，待聚乙烯吡咯烷酮充分溶解后，得到混合液C；
（2）基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料的制备：向混合液C中缓慢加入纯乙醇，使得乙醇的最终体积分数为30%，静置10～15min后，接着补加乙醇，使得乙醇的最终体积分数为50%，静置10～15min后，继续补加乙醇，使得乙醇的最终体积分数为70%，静置10～15min后，将混合液C在5000～10000rpm下离心10～20min，除去上清液，将沉淀物磁力搅拌分散在体积分数为90%的乙醇溶液中，静置10～15min后，在5000～10000rpm离心5～10min，除去上清液，将沉淀物磁力搅拌分散在纯乙醇中，静置10～15min后，加入有机脱醇剂进行梯度脱醇，分别使用最终体积分数为30%、50%、70%、90%的有机脱醇剂分别脱醇10～15min，100%脱醇剂脱醇2次，每次10～15min，最后在5000～10000rpm离心10～15min，回收上清液，将沉淀物放置于真空干燥箱中，室温下干燥24～48h，得到基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料中间产品；将上述基于胶原聚集体的絮状型抗菌止血材料中间产品先后浸渍在生理盐水和PBS缓冲液中，以进一步除去残留在止血材料中的有机溶剂，最终经冷冻干燥、粉碎机适度粉碎，剂量为6～30KGy/h60Co所产生的γ射线消毒灭菌，成型包装，得到基于胶原聚集体的絮状型抗菌止血材料的最终成品。
3.权利要求2所述的基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料的制备方法，其特征在于，所述的胶原聚集体为胶原分子的聚集态结构体，是从猪皮、猪腱、牛皮、牛腱、驴皮或鼠尾腱中的任何一种中提取获得的。
4.权利要求2所述的基于胶原聚集体的絮状抗菌止血材料的制备方法，其特征在于，所述的有机脱醇剂为丙酮、六甲基二硅胺中的任何一种。
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