CN106075553A

CN106075553A - 一种生物医用粘合剂及其制备方法

Info

Publication number: CN106075553A
Application number: CN201610544596.0A
Authority: CN
Inventors: 但卫华; 崔国廉; 但年华
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2016-07-12
Filing date: 2016-07-12
Publication date: 2016-11-09

Abstract

本发明公开了一种能与伤口皮肤组织发生交联反应的生物医用粘合剂及其制备方法。所述粘合剂按如下方法制备：首先，用高碘酸钠氧化海藻酸钠制得双醛海藻酸钠，透析、干燥后将产物溶于MES缓冲溶液中，然后加入羧甲基壳聚糖，搅拌反应6~12h后，依次加入一定量的N‑羟基琥珀酰亚胺、1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐和多巴胺，在氮气保护下继续搅拌反应8~24h，透析、冻干、阴凉干燥处保存。使用前，用双氧水预处理伤口，然后将冻干的粘合剂用PBS缓冲液溶解后立即涂覆到创面伤口处，2~10min内即可粘合伤口。该粘合剂在体内湿润环境下有较强的粘合强度，生物相容性好，可生物降解，能有效地促进伤口愈合。

Description

一种生物医用粘合剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种具有良好生物相容性、生物降解性和强粘合力，兼具填充、密封、止血功能的医用伤口粘合剂及其制备和使用方法，属于生物医用材料制备领域。

背景技术

每年世界上都有数百万的患者由于创伤或者手术需要伤口缝合，目前临床上广泛使用的伤口缝合方式是缝合线缝合，该方法缝合牢固，伤口不易裂开，然而却操作复杂，伤口易感染化脓，容易结疤，对患者二次伤害增加患者痛苦等，因此，有必要找到一种医用粘合剂来替代传统的缝合方式对伤口进行粘合。实际上，人们很早以前就开始使用伤口粘合剂，α-氰基丙烯酸酯衍生物类粘合剂在上世纪五六十年代就已经被用作伤口粘合，这类粘合剂粘合强度很大，但生物相容性差，容易引起伤口炎症反应，因此，很快就被纤维蛋白类粘合剂所取代，纤维蛋白粘合剂具有很多优良性能，如具有良好的生物相容性和降解性，能起到止血、粘合伤口的效果，并可以促进伤口组织愈合，已经成为当前临床上使用做多的粘合剂，然而，由于其有效成分是从血浆中提取，增加了感染病毒的风险，并且粘合强度不足，价格昂贵，限制了它的发展，很可能在找到一种更合适的粘合剂后而被淘汰。其它粘合剂如明胶-间苯二酚-戊二醛粘合剂、高分子合成粘合剂等都存在生物相容性低，容易导致伤口感染的风险，因此，亟需研制一种生物相容性好、可生物降解、粘合强度高、价格低、使用方便，同时又兼具一定的止血、密封和填充的生物医用粘合剂来替代目前广泛使用的伤口缝合方式。

海藻酸钠和壳聚糖都是天然粘多糖，具有良好的生物相容性，已经被广泛地用作生物医学材料，近年来基于海藻酸钠和壳聚糖的组织粘合剂的研究也越来越多（Shefy-Peleg, M. Foox, B. Cohen and M. Zilberman, International Journal of Polymeric Materials 2014,63, 699-707; W. Nie, X. Yuan, J. Zhao, Y.Zhou and H. Bao, Carbohydr Polym2013, 96, 342-348.）。经过氧化制得的还有双醛的海藻酸钠可与皮肤组织中的氨基发生席夫碱反应，增加了粘合强度，但是经过氧化后，其分子量降低，降解速率加快，因此很少单独使用，往往与其它材料复合用作粘合剂，如中国发明专利CN101716366A采用氧化海藻酸钠与明胶交联构建生物胶，具有较高的粘合强度。羧甲基壳聚糖能够溶于蒸馏水中，已有将其制作医用粘合剂的报道，如中国发明专利CN105327388A所述，将醛基化海藻酸钠和氨基化羧甲基壳聚糖按照一定比例混合后，即制得粘合水凝胶，具有较高的猪皮粘结强度。但是，这些粘合剂在皮肤湿润组织环境下粘合强度降低，因此，有必要提高其耐湿润性能。近年来，人们通过对贻贝足丝超强粘附力原因进行了大量研究，发现与贻贝粘蛋白成分结构类似的多巴胺能够赋予材料在湿润环境中强粘附力，如中国发明专利CN104056300A报道，多巴胺接枝后，能够显著提高一些天然多糖的粘合性能，这主要是与其邻酚二分基团被氧化为醌式结构后能够与皮肤组织中的氨基产生交联，自身也能发生偶联反应，从而增强与组织的粘附力和内聚力。并且，多巴胺具有良好的生物相容性，能够促进细胞的粘附和增殖，因此，本发明首先将氧化海藻酸钠与羧甲基壳聚糖发生席夫碱反应，然后再与多巴胺发生酰胺化反应，形成互穿网络的水凝胶，与皮肤组织可以产生氢键交联和共价键交联反应，借助多巴胺独特的湿润环境下的粘合力性能，提高粘合剂在伤口湿润条件下的粘合强度。

发明内容

本发明的目的是针对现有粘合剂生物相容性低、湿润环境下粘合强度不足而提供的一种能够与皮肤组织产生交联的生物医用粘合剂及其制备方法，该医用粘合剂生物相容性好，可被机体完全降解吸收，体内湿润条件下粘合强度高，又兼具填充、密封和止血功能，同时可以促进组织愈合，可作为一种医用组织粘合剂、密封剂或止血剂用于临床创伤修复。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

（1）氧化海藻酸钠的制备：称取10g海藻酸钠，分散于25~100mL无水乙醇中，再避光称取2~6g的高碘酸钠溶于25~100mL蒸馏水中，两者混合，在20~40℃条件下避光磁力搅拌反应2~10h，加入5~20mL乙二醇终止反应0.5~2h，然后将产物装入截留分子量为3000~3500Da或8000~14000Da的透析袋中，用蒸馏水透析3~5天后，将截留物在10000~20000rmp下离心10~30min，除去沉淀，将上清液在压力0~20Pa、温度-100~-30℃条件下冷冻干燥48~72h，即制得氧化海藻酸钠；

（2）氧化海藻酸钠-羧甲基壳聚糖-多巴胺生物医用粘合剂的制备：称取2.0g步骤（1）中所制的氧化海藻酸钠，溶于pH为4.5~6.5的MES缓冲溶液中，配成质量浓度为2%~8%的氧化海藻酸钠溶液，然后加入1~3g的羧甲基壳聚糖，25~40℃下搅拌反应2~6h后，依次加入一定量的N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）和多巴胺，用稀盐酸调节反应液pH至4.0~6.5，在氮气保护下继续搅拌反应8~24h，然后将产物装入截留分子量为3000~3500Da或8000~14000Da的透析袋中，用蒸馏水透析3~5天后，取截留液在压力0~40Pa、温度-100~-30℃条件下冷冻干燥48~72h，即得该生物粘合剂，置于阴凉干燥处保存，使用前，用双氧水预处理伤口，然后将冻干的粘合剂用PBS缓冲液溶解后立即涂覆到创面伤口处，2~10min内即可粘合伤口。

进一步地，步骤（1）中所用的海藻酸钠粘均分子量为1.2×10⁵~2.0×10⁵g/moL；氧化后的海藻酸钠氧化度为10%~50%。

步骤（2）中所用羧甲基壳聚糖的脱乙酰度≥80%，羧基的取代度≥50%，粘度小于100cps。

步骤（2）中所加NHS质量为0.4~2.0g，EDC的质量为1.2~5.0g，多巴胺的质量为2.0~5.0g。

步骤（2）中所用双氧水质量浓度为3%~30%，所用PBS缓冲液pH为7.0~8.0，粘合剂涂覆到伤口的涂覆量为0.1~0.3mL/mm²。

本发明所得生物医用粘合剂满足以下关键性能指标：

（1）外观：红褐色或红灰色，粘稠状物；

（2）重金属含量：≤10μg/g(m/m)；

（3）粘合力：猪皮搭接剪切强度不低于30 kPa;

（4）细胞毒性：细胞毒性反应不大于Ⅰ级；

（5）无菌试验：无菌；

（6）致敏试验：无迟发型超敏反应；

（7）皮内反应试验：原发性刺激指数PII＜0.4。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：（1）所制生物医用胶具有良好的生物相容性和体内湿润环境下强粘附力，粘合效果优于临床上广泛使用的纤维蛋白胶；（2）可生物降解，降解产物能被机体完全吸收；（3）保水性好，可使伤口保持湿润环境，能够促进细胞粘附、增殖和伤口愈合；（4）粘合快，效果好，也可作为密封剂或止血剂用于临床；（5）使用方便，成本低，原料易得。

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对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一些非本质的改进和调整。

实施例1

（1）氧化海藻酸钠的制备：称取10g海藻酸钠，分散于25mL无水乙醇中，再避光称取2g的高碘酸钠溶于25mL蒸馏水中，两者混合，在20℃条件下避光磁力搅拌反应2h，加入5mL乙二醇终止反应2h，最后装入截留分子量为3500Da的透析袋中，用蒸馏水透析3天，将截留物在10000rmp下离心30min，除去沉淀，将上清液在压力20Pa、温度-60℃条件下冷冻干燥48h，即制得氧化海藻酸钠；

（2）氧化海藻酸钠-羧甲基壳聚糖-多巴胺生物医用粘合剂的制备：称取2.0g步骤（1）中所制的氧化海藻酸钠，溶于pH为4.5的MES缓冲溶液中，配成质量浓度为2%的氧化海藻酸钠溶液，然后加入1g的羧甲基壳聚糖，25℃下搅拌反应2h后，依次加入0.4g的N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）、1.2g的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）和2.0g的多巴胺，用稀盐酸调节反应液pH至4.0，在氮气保护下继续搅拌反应8h，然后将产物装入截留分子量为3500Da的透析袋中，用蒸馏水透析3天后，取截留液在压力20Pa、温度-60℃条件下冷冻干燥48h，即得该生物粘合剂，置于阴凉干燥处保存，使用前，用质量分数为3%的双氧水预处理伤口，然后将冻干的粘合剂用pH为7.4的PBS缓冲液溶解后立即涂覆到创面伤口处，涂覆量为0.1mL/mm²，10min内即可粘合伤口。

实施例2

（1）氧化海藻酸钠的制备：称取10g海藻酸钠，分散于50mL无水乙醇中，再避光称取2g的高碘酸钠溶于60mL蒸馏水中，两者混合，在30℃条件下避光磁力搅拌反应4h，加入10mL乙二醇终止反应1h，最后装入截留分子量为3500Da的透析袋中，用蒸馏水透析4天，将截留物在15000rmp下离心15min，除去沉淀，将上清液在压力40Pa、温度-40℃条件下冷冻干燥60h，即制得氧化海藻酸钠；

（2）氧化海藻酸钠-羧甲基壳聚糖-多巴胺生物医用粘合剂的制备：称取2.0g步骤（1）中所制的氧化海藻酸钠，溶于pH为5.5的MES缓冲溶液中，配成质量浓度为4%的氧化海藻酸钠溶液，然后加入2g的羧甲基壳聚糖，30℃下搅拌反应4h后，依次加入1.0g的N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）、2.0g的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）和4.0g的多巴胺，用稀盐酸调节反应液pH至5.0，在氮气保护下继续搅拌反应12 h，然后将产物装入截留分子量为3500Da的透析袋中，用蒸馏水透析5天后，取截留液在压力30Pa、温度-40℃条件下冷冻干燥60h，即得该生物粘合剂，置于阴凉干燥处保存，使用前，用质量分数为10%的双氧水预处理伤口，然后将冻干的粘合剂用pH为7.4的PBS缓冲液溶解后立即涂覆到创面伤口处，涂覆量为0.2mL/mm²，6min内即可粘合伤口。

实施例3

（1）氧化海藻酸钠的制备：称取10g海藻酸钠，分散于100mL无水乙醇中，再避光称取6g的高碘酸钠溶于100mL蒸馏水中，两者混合，在40℃条件下避光磁力搅拌反应10h，加入20mL乙二醇终止反应0.5h，最后装入截留分子量为8000Da的透析袋中，用蒸馏水透析5天，将截留物在20000rmp下离心10min，除去沉淀，将上清液在压力40Pa、温度-30℃条件下冷冻干燥72h，即制得氧化海藻酸钠；

（2）氧化海藻酸钠-羧甲基壳聚糖-多巴胺生物医用粘合剂的制备：称取2.0g步骤（1）中所制的氧化海藻酸钠，溶于pH为6.5的MES缓冲溶液中，配成质量浓度为8%的氧化海藻酸钠溶液，然后加入3g的羧甲基壳聚糖，30℃下搅拌反应2h后，依次加入2.0g的N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）、5.0g的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）和5.0g的多巴胺，用稀盐酸调节反应液pH至6.5，在氮气保护下继续搅拌反应24 h，然后将产物装入截留分子量为8000Da的透析袋中，用蒸馏水透析5天后，取截留液在压力40Pa、温度-30℃条件下冷冻干燥72h，即得该生物粘合剂，置于阴凉干燥处保存，使用前，用质量分数为30%的双氧水预处理伤口，然后将冻干的粘合剂用pH为8.0的PBS缓冲液溶解后立即涂覆到创面伤口处，涂覆量为0.3mL/mm²，2min内即可粘合伤口。

Claims

1.一种生物医用粘合剂主要由氧化海藻酸钠、羧甲基壳聚糖和多巴胺三种基质制得，其关键性能指标如下：

（1）外观：红褐色或红灰色，粘稠状物；

（2）重金属含量：≤10μg/g(m/m)；

（3）粘合力：猪皮搭接剪切强度不低于30 kPa;

（4）细胞毒性：细胞毒性反应不大于Ⅰ级；

（5）无菌试验：无菌；

（6）致敏试验：无迟发型超敏反应；

（7）皮内反应试验：原发性刺激指数PII＜0.4。

2.权利要求1所述的一种生物医用粘合剂，特征在于，其制备方法包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述一种生物医用粘合剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所用的海藻酸钠粘均分子量为1.2×10⁵~2.0×10⁵g/moL；氧化后的海藻酸钠氧化度为10%~50%。

4.根据权利要求2所述一种生物医用粘合剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所用羧甲基壳聚糖的脱乙酰度≥80%，羧基的取代度≥50%，粘度小于100cps。

5.根据权利要求2所述一种生物医用粘合剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所加NHS质量为0.4~2.0g，EDC的质量为1.2~5.0g，多巴胺的质量为2.0~5.0g。

6.根据权利要求2所述一种生物医用粘合剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所用双氧水质量浓度为3%~30%，所用PBS缓冲液pH为7.0~8.0，粘合剂涂覆到伤口的涂覆量为0.1~0.3mL/mm²。