CN106632707A - 一种新型氧化淀粉止血材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型氧化淀粉止血材料的制备方法，包括在外循环脉动式反应器中，加入淀粉原料，开启泵，并通入干燥空气进行原料干燥，开启换热器，干燥过程完成后，体系进行抽真空等步骤，本发明采用了二氧化氮对淀粉进行氧化，二氧化氮可以选择性氧化淀粉分子结构中的伯羟基为羧基，并不产生醛基等产物，氧化选择性极高，通过对氧化剂的稀释，使得高反应性的二氧化氮的浓度可调，从而更温和的控制氧化反应，使产品的降解等副反应发生更少，提高了反应的选择性和收率，本发明更使得反应可以在负压和低温下进行，这不仅进一步降低了各种副反应的发生，也使得反应体系的安全系数大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型氧化淀粉止血材料的制备方法。
背景技术
淀粉是葡萄糖分子聚合而成的，它是细胞中碳水化合物最普遍的储藏形式。淀粉通式是(C6H10O5)n，水解到二糖阶段为麦芽糖，化学式是C12H22O11，完全水解后得到单糖(葡萄糖)，化学式是C6H12O6。淀粉有直链淀粉和支链淀粉两类。前者为无分支的螺旋结构；后者以24～30个葡萄糖残基以α-1,4-糖苷键首尾相连而成，在支链处为α-1,6-糖苷键。
氧化淀粉是淀粉在酸、碱、中性介质中与氧化剂作用，使淀粉氧化而得到的一种变性淀粉。氧化淀粉使淀粉糊化温度降低，热糊粘度变小而热稳定性增加，产品颜色洁白，糊透明，成膜性好，抗冻融性好，是低粘度高浓度的增稠剂，广泛应用于纺织、造纸、食品及精细化工行业。
氧化淀粉是早期使用和研究的变性淀粉之一。早在18世纪,实际生产中就已采用次氯酸氧化法。淀粉分子中的羟基能够被次氯酸钠、双氧水、臭氧等氧化物氧化为羧基。
在工业上氧化淀粉已经得到了许多的应用。常见的应用实例包括氧化淀粉在造纸工业，如涂料或表面施胶、在粘合剂工业、纺织工业以及食品工业中的使用。传统上，氧化淀粉的制备是使用碱金属的次氯酸盐进行氧化，碱金属的次氯酸盐是一种相对便宜的氧化剂。因为通常氧化剂是碱金属的次氯酸盐，所以氧化剂用量越大，反应结束时氧化产物中含有一定量氯气的危险性就越大。原因很明显，对(公共)健康和环境而言，非常不希望有氯气存在。
纤维素、壳聚糖和淀粉为当前多糖类止血材料的三大主要类别。不同类型的多糖类止血材料的止血原理各有不同。例如，纤维素和淀粉类止血材料的止血原理均包括物理、化学、生理三种止血作用，但是两者的物理止血过程还是存在差异，纤维素主要是材料堵塞毛细血管破裂口而发挥物理止血作用，淀粉类则主要是材料吸水膨胀产生的内吸力吸附有形成分，形成机械性血凝块而发挥物理止血作用。上述两者的化学和生理止血原理是一致的。
多糖类可吸收止血材料是自然界中大量存在的天然高分子材料，具有来源丰富、价格低廉、生物相容性好、在人体内易被降解吸收、不良反应少等诸多优势，成为当前止血材料的研究热点。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的各种不足之处，提供了一种新型氧化淀粉止血材料的制备方法。
本发明为达到上述目的，是通过这样的技术方案来实现的：
本发明公开了一种新型氧化淀粉止血材料的制备方法，包括以下步骤：
1)在外循环脉动式反应器中，加入淀粉原料，开启泵，并通入干燥空气进行原料干燥；开启换热器；
2)干燥过程完成后，体系进行抽真空；
3)缓慢开启二氧化氮管路，开启干燥空气管路，混合气体被泵抽入，并通过换热器，控制温度在0-120℃在反应器中与淀粉原料进行接触，发生选择性氧化反应，并不断进行循环反应促进反应完全，其中，外循环氧化反应器中的气流循环开关关闭和打开以1:1-10的脉动比进行气流脉动，实现脉动促进选择性氧化反应；
4)待淀粉的氧化反应达到目标程度后，停止通入二氧化氮，继续循环反应5-30分钟；
5)反应结束后，调节温度至室温，体系首先进行抽真空，尾气去尾气处理，然后再通入氮气进行置换循环，然后继续尾气抽真空去尾气处理，重复通入氮气冲洗置换反应器体系至完全，产品出料即得到氧化淀粉止血材料产品。
作为进一步地改进，本发明所述的外循环脉动式反应器，反应器中具有分布器，采用外循环换热器装置，可通过阀门和泵实现气流的外循环，外循环氧化反应器中的气流循环可以通过关闭和打开阀门实现反应器的气流脉动。
作为进一步地改进，本发明所述的淀粉原料为淀粉颗粒、淀粉多孔材料或淀粉薄膜材料，淀粉颗粒大小范围为1-1000微米，淀粉薄膜的厚度为10-1000μm。
作为进一步地改进，本发明所述的外循环脉动式反应器中反应压力(表压)范围为-0.090Mpa到1.0Mpa。
作为进一步地改进，本发明所述的外循环脉动式反应器中反应温度为0-120℃，反应气流中二氧化氮的体积浓度为1-55％。
作为进一步地改进，本发明所述的外循环脉动式反应器中反应温度为0-60℃，反应气流中二氧化氮的体积浓度为2-30％。
作为进一步地改进，本发明所述的外循环脉动式反应器中，外循环氧化反应器中的气流循环开关关闭和打开以1:1-10的脉动比进行气流脉动，实现脉动促进选择性氧化反应，其中脉动时间分别为20-120秒：20-1200秒的比例进行脉动。
作为进一步地改进，本发明所述的氧化淀粉产品的氧化度为20-100％。
作为进一步地改进，本发明所述的氧化淀粉产品的氧化度为50-90％。
作为进一步地改进，本发明所述的氧化淀粉产品用于可吸收性快速止血材料。
本发明的有益效果如下：
1、本发明采用了二氧化氮对淀粉进行氧化，二氧化氮可以选择性氧化淀粉分子结构中的伯羟基为羧基，并不产生醛基等产物，氧化选择性极高。淀粉是一种天然高分子化合物，本发明制备的羧基氧化淀粉，作为淀粉的衍生物,有良好的生物相容性、生物可降解性并且无毒。作为止血材料，其羧基与血浆中Ca2+发生交联,导致氧化淀粉与血红蛋白反应,形成人工血块,从而起到止血作用。相比于其它伤口创面止血手段,其优点是可逐渐降解,不需取出,因此使用更加方便。
2、本发明采用了二氧化氮和空气的混合气体作为氧化剂，可将反应中产生的氮氧化物等副产物不断氧化生成二氧化氮，从而参与氧化反应。通过这种循环氧化过程，可以减少反应原料的使用，尤其是可以减少尾气排放中污染物的产生。
3、本发明采用了独特的外循环脉动式反应器。根据测试，外循环流动式反应器的传质速率比传统的搅拌釜式反应器的传质速率提高了一个数量级以上，极大的促进了反应器中各个反应物种间的传质，从而使得反应可以处于动力学控制。此外，本发明进一步采用脉动气流外循环方式，通过脉动方式，将反应器内的流场进一步实现充分的紊流，同时由于脉动频率和反应器之间的耦合，使得气体流场进一步放大了紊流效应，消除了固体反应原料表面的边界层，使得反应传质速率进一步提高一个数量级以上。这种新型反应工艺的应用是本发明得以实现快速氧化反应的核心和关键技术。
4、考虑到氧化反应之后，需要及时移除副反应产物，因此采用上述的外循环脉动式反应器，同样有助于副反应产物的移除，从而避免了产品的局部过度氧化和降解。
5、通过对氧化剂的稀释，使得高反应性的二氧化氮的浓度可调，从而更温和的控制氧化反应，使产品的降解等副反应发生更少，提高了反应的选择性和收率。
6、本发明更使得反应可以在负压和低温下进行，这不仅进一步降低了各种副反应的发生，也使得反应体系的安全系数大大提高。
7、反应结束后，由于副产品被及时移除，同时采用降温后氮气冲洗脱除含氮物质，使得最终产品的色泽不受反应影响，基本不发生黄变的情况。
8、本发明具有反应时间短的优点，通常为1-20小时即可完成。同时本发明还使得产品氧化度的控制更加容易。
9、本发明适应性强，所制备的氧化淀粉可以作为一种高效可吸收性止血材料使用。
附图说明
图1为外循环脉动式反应器的结构示意图；
1是反应器，2是分布器，3是淀粉原料，4是去尾气处理，5是干燥空气/氮气，6是二氧化氮，7是泵，8是换热器，9是去尾气处理。
具体实施方式
本发明公开了一种新型氧化淀粉止血材料的制备方法，本发明下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步地的详细说明，但本发明的范围并不局限于实施例。
实施例1
1)在外循环脉动式反应器中，加入淀粉原料(颗粒直径为100-1000微米，分子量为30000-2000000)，开启泵，并通入干燥空气进行原料干燥；开启换热器；
2)干燥过程完成后，体系进行抽真空；
3)缓慢开启二氧化氮管路，开启干燥空气管路，混合气体被泵抽入，二氧化氮体积浓度为55％，并通过换热器，控制气流温度在0℃在反应器中与淀粉原料进行接触，发生选择性氧化反应，并不断进行循环反应促进反应完全。反应器中压力为-0.090MPa。其中，外循环氧化反应器中的气流循环开关关闭和打开以20s:20s的脉动比进行气流脉动，实现脉动促进选择性氧化反应。
4)停止通入二氧化氮，继续循环反应30分钟。总反应时间为2小时。
5)反应结束后，调节温度至室温。体系首先进行抽真空，尾气去尾气处理。然后再通入氮气进行置换循环，然后继续尾气抽真空去尾气处理。重复通入氮气冲洗置换反应器体系至完全。产品出料即得到氧化淀粉止血材料产品。所得氧化淀粉产品氧化度为20％。
实施例2
1)在外循环脉动式反应器中，加入淀粉原料(颗粒直径为1-100微米，分子量为20000-200000)，开启泵，并通入干燥空气进行原料干燥；开启换热器；
2)干燥过程完成后，体系进行抽真空；
3)缓慢开启二氧化氮管路，开启干燥空气管路，混合气体被泵抽入，二氧化氮体积浓度为1％，并通过换热器，控制气流温度在120℃在反应器中与淀粉原料进行接触，发生选择性氧化反应，并不断进行循环反应促进反应完全。反应器中压力为1.0MPa。其中，外循环氧化反应器中的气流循环开关关闭和打开以120s:1200s的脉动比进行气流脉动，实现脉动促进选择性氧化反应。
4)停止通入二氧化氮，继续循环反应5分钟。总反应时间为6小时。
5)反应结束后，调节温度至室温。体系首先进行抽真空，尾气去尾气处理。然后再通入氮气进行置换循环，然后继续尾气抽真空去尾气处理。重复通入氮气冲洗置换反应器体系至完全。产品出料即得到氧化淀粉止血材料产品。所得氧化淀粉产品氧化度为100％。
实施例3
1)在外循环脉动式反应器中，加入淀粉原料(淀粉多孔材料，分子量为50000-2000000)，开启泵，并通入干燥空气进行原料干燥；开启换热器；
2)干燥过程完成后，体系进行抽真空；
3)缓慢开启二氧化氮管路，开启干燥空气管路，混合气体被泵抽入，二氧化氮体积浓度为2％，并通过换热器，控制气流温度在60℃在反应器中与淀粉原料进行接触，发生选择性氧化反应，并不断进行循环反应促进反应完全。反应器中压力(表压)为0.0MPa。其中，外循环氧化反应器中的气流循环开关关闭和打开以40s:80s的脉动比进行气流脉动，实现脉动促进选择性氧化反应。
4)停止通入二氧化氮，继续循环反应10分钟。总反应时间为2小时。
5)反应结束后，调节温度至室温。体系首先进行抽真空，尾气去尾气处理。然后再通入氮气进行置换循环，然后继续尾气抽真空去尾气处理。重复通入氮气冲洗置换反应器体系至完全。产品出料即得到氧化淀粉止血材料产品。所得氧化淀粉产品氧化度为50％。
实施例4
1)在外循环脉动式反应器中，加入淀粉原料(淀粉薄膜，厚度为10微米)，开启泵，并通入干燥空气进行原料干燥；开启换热器；
2)干燥过程完成后，体系进行抽真空；
3)缓慢开启二氧化氮管路，开启干燥空气管路，混合气体被泵抽入，二氧化氮体积浓度为30％，并通过换热器，控制气流温度在20℃在反应器中与淀粉原料进行接触，发生选择性氧化反应，并不断进行循环反应促进反应完全。反应器中压力为-0.040MPa(表压)。其中，外循环氧化反应器中的气流循环开关关闭和打开以20s:100s的脉动比进行气流脉动，实现脉动促进选择性氧化反应。
4)停止通入二氧化氮，继续循环反应10分钟。总反应时间为3小时。
5)反应结束后，调节温度至室温。体系首先进行抽真空，尾气去尾气处理。然后再通入氮气进行置换循环，然后继续尾气抽真空去尾气处理。重复通入氮气冲洗置换反应器体系至完全。产品出料即得到氧化淀粉止血材料产品。所得氧化淀粉产品氧化度为90％。
实施例5
1)在外循环脉动式反应器中，加入淀粉原料(淀粉薄膜，厚度为1000微米)，开启泵，并通入干燥空气进行原料干燥；开启换热器；
2)干燥过程完成后，体系进行抽真空；
3)缓慢开启二氧化氮管路，开启干燥空气管路，混合气体被泵抽入，二氧化氮体积浓度为10％，并通过换热器，控制气流温度在10℃在反应器中与淀粉原料进行接触，发生选择性氧化反应，并不断进行循环反应促进反应完全。反应器中压力为-0.030MPa(表压)。其中，外循环氧化反应器中的气流循环开关关闭和打开以20s:60s的脉动比进行气流脉动，实现脉动促进选择性氧化反应。
4)停止通入二氧化氮，继续循环反应10分钟。总反应时间为4小时。
5)反应结束后，调节温度至室温。体系首先进行抽真空，尾气去尾气处理。然后再通入氮气进行置换循环，然后继续尾气抽真空去尾气处理。重复通入氮气冲洗置换反应器体系至完全。产品出料即得到氧化淀粉止血材料产品。所得氧化淀粉产品氧化度为70％。
实施例6
1)在外循环脉动式反应器中，加入淀粉原料(淀粉微球颗粒，粒径大小为50-500微米)，开启泵，并通入干燥空气进行原料干燥；开启换热器；
2)干燥过程完成后，体系进行抽真空；
3)缓慢开启二氧化氮管路，开启干燥空气管路，混合气体被泵抽入，二氧化氮体积浓度为5％，并通过换热器，控制气流温度在20℃在反应器中与淀粉原料进行接触，发生选择性氧化反应，并不断进行循环反应促进反应完全。反应器中压力为-0.030MPa(表压)。其中，外循环氧化反应器中的气流循环开关关闭和打开以20s:80s的脉动比进行气流脉动，实现脉动促进选择性氧化反应。
4)停止通入二氧化氮，继续循环反应5分钟。总反应时间为2小时。
5)反应结束后，调节温度至室温。体系首先进行抽真空，尾气去尾气处理。然后再通入氮气进行置换循环，然后继续尾气抽真空去尾气处理。重复通入氮气冲洗置换反应器体系至完全。产品出料即得到氧化淀粉止血材料产品。所得氧化淀粉产品氧化度为80％。
实施例7氧化淀粉的止血效果
试验方法:于猪肝脏表面用手术刀切取肝脏浆膜层面积1.5cmX2.5cm,创面深度为0.25cm,制成出血创面，采用上述实验得到的氧化淀粉作为止血材料分别对上述创面进行止血。出血后，立即将氧化淀粉止血材料放置在伤口上并用医用外科手套或止血纱布在淀粉上施压，阻断血流，1-2分钟后将手套或纱布轻轻松开，观察止血效果、手套及纱布是否粘连淀粉及凝血块，揭开时是否造成再次出血。
试验结果:本发明的实施例1-6所制备的氧化淀粉止血效果很好，且使用方便。所有氧化淀粉遇血后立即吸血，并与血液形成粘性的淀粉-凝血块胶状体，在1分钟之内均可有效地控制创面的出血，凝血块与按压的纱布敷料不发生粘连，不会造成再次出血。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种新型氧化淀粉止血材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在外循环脉动式反应器中，加入淀粉原料，开启泵，并通入干燥空气进行原料干燥；开启换热器；
2)干燥过程完成后，体系进行抽真空；
3)缓慢开启二氧化氮管路，开启干燥空气管路，混合气体被泵抽入，并通过换热器，控制温度在0-120℃在反应器中与淀粉原料进行接触，发生选择性氧化反应，并不断进行循环反应促进反应完全，其中，外循环氧化反应器中的气流循环开关关闭和打开以1:1-10的脉动比进行气流脉动，实现脉动促进选择性氧化反应；
4)待淀粉的氧化反应达到目标程度后，停止通入二氧化氮，继续循环反应5-30分钟；
5)反应结束后，调节温度至室温，体系首先进行抽真空，尾气去尾气处理，然后再通入氮气进行置换循环，然后继续尾气抽真空去尾气处理，重复通入氮气冲洗置换反应器体系至完全，产品出料即得到氧化淀粉止血材料产品。
2.根据权利要求1所述的新型氧化淀粉止血材料的制备方法，其特征在于，所述的外循环脉动式反应器，反应器中具有分布器，采用外循环换热器装置，可通过阀门和泵实现气流的外循环，外循环氧化反应器中的气流循环可以通过关闭和打开阀门实现反应器的气流脉动。
3.根据权利要求1或2所述的新型氧化淀粉止血材料的制备方法，其特征在于，所述的淀粉原料为淀粉颗粒、淀粉多孔材料或淀粉薄膜材料，所述的淀粉颗粒大小范围为1-1000微米，所述的淀粉薄膜的厚度为10-1000μm。
4.根据权利要求1所述的新型氧化淀粉止血材料的制备方法，其特征在于，所述的外循环脉动式反应器中反应压力(表压)范围为-0.090Mpa到1.0Mpa。
5.根据权利要求4所述的新型氧化淀粉止血材料的制备方法，其特征在于，所述的外循环脉动式反应器中反应温度为0-120℃，所述的反应气流中二氧化氮的体积浓度为1-55％。
6.根据权利要求1或2或4或5所述的新型氧化淀粉止血材料的制备方法，其特征在于，所述的外循环脉动式反应器中反应温度为0-60℃，所述的反应气流中二氧化氮的体积浓度为2-30％。
7.根据权利要求1所述的新型氧化淀粉止血材料的制备方法，其特征在于，所述的外循环脉动式反应器中，外循环氧化反应器中的气流循环开关关闭和打开以1:1-10的脉动比进行气流脉动，实现脉动促进选择性氧化反应，其中脉动时间分别为20-120秒：20-1200秒的比例进行脉动。
8.根据权利要求1所述的新型氧化淀粉止血材料的制备方法，其特征在于，所述的氧化淀粉产品的氧化度为20-100％。
9.根据权利要求8所述的新型氧化淀粉止血材料的制备方法，其特征在于，所述的氧化淀粉产品的氧化度为50-90％。
10.根据权利要求7或8或9所述的新型氧化淀粉止血材料的制备方法，其特征在于，所述的氧化淀粉产品用于可吸收性快速止血材料。
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