CN107233612B - 一种辐照交联止血凝胶材料及其制备方法 - Google Patents

一种辐照交联止血凝胶材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种辐照交联止血凝胶材料，其原料组成及重量份比为：聚乙烯醇100、纳米级壳聚糖5～25、3，6－羧甲基壳聚糖5～20、魔芋葡甘聚糖季铵盐4～25、表面活性剂2～10，制备时，先将纳米级壳聚糖、3，6－羧甲基壳聚糖、魔芋葡甘聚糖季铵盐与蒸馏水混合配制成A溶液，并将聚乙烯醇、表面活性剂与蒸馏水混合配制成B溶液，然后将A溶液与B溶液混合后进行辐照交联，最后除去未交联的单体即可。该凝胶材料具有优良的止血和抑菌性能。

Description

一种辐照交联止血凝胶材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料科学领域，具体涉及一种辐照交联止血凝胶材料及其制备方法。
背景技术
近年国内外对止血敷料的研究，例如有明胶海绵、胶原蛋白敷料、几丁糖/海藻酸敷料、几丁糖膜、壳聚糖无纺布、海藻酸盐纤维等，在动物的皮肤切割止血实验中表现出一定的止血效果，这些研究都基于该类生物大分子具有良好的止血、抗菌、消炎、减少创面渗出和促进创伤组织再生的作用。但单组分的生物止血敷料具有一定的局限性如：易与伤口粘连而不易换药，止血时间较长，延缓愈合，同时在强度、韧性和吸收渗液能力等方面也存在不足。
中国专利申请公布号为CN103480034A、申请公布日为2014年1月1日的发明专利公开了一种辐照交联壳聚糖/明胶/聚乙烯醇水凝胶敷料及其制备方法和应用，其以超纯水为溶剂配制壳聚糖、明胶和聚乙烯醇溶液，将上述溶液进行搅拌混合，混合溶液均匀后再对其进行辐照，得到原始水凝胶，再将原始水凝胶放入超纯水中浸泡等处理，制得壳聚糖/明胶/聚乙烯醇水凝胶敷料。虽然该水凝胶敷料将多种生物大分子进行复合改性，使其具有消炎、舒缓伤口疼痛、减小疤痕、促进伤口愈合、吸收伤口渗液和优异的生物相容性的优点，但其凝血性能有限，无法有效快速的止血。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的凝血性能较差的问题，提供一种辐照交联凝血性能优良的止血凝胶材料及其制备方法。
为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：
一种辐照交联止血凝胶材料，该凝胶材料的原料组成及其重量份比为：聚乙烯醇100、纳米级壳聚糖5～25、3，6－羧甲基壳聚糖 5～20、魔芋葡甘聚糖季铵盐 4～25、表面活性剂2～10。
所述凝胶材料的原料组成及其重量份比为：聚乙烯醇 100、纳米级壳聚糖15、3，6－羧甲基壳聚糖 12、魔芋葡甘聚糖季铵盐 18、表面活性剂 4。
所述纳米级壳聚糖的粒度为200～300nm。
所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十六烷基聚氧乙烯醚磷酸钠中的至少一种。
一种辐照交联止血凝胶材料的制备方法，依次包括以下步骤：
一、将纳米级壳聚糖、3，6－羧甲基壳聚糖、魔芋葡甘聚糖季铵盐按所需比例于40～50℃下与蒸馏水混合配制成质量百分比浓度为10%～30%的溶液后冷却至室温，以得到A溶液，并将聚乙烯醇、表面活性剂按所需比例于大于等于90℃的温度下与蒸馏水混合配制成质量百分比浓度为5%～15%的溶液后冷却至室温，以得到B溶液；
二、先将所述A溶液加入B溶液中混合以得到混合溶液，再除去混合溶液中的氧气后进行辐照交联以得到复合水凝胶；
三、将所述复合水凝胶放入超纯水中浸泡去除未交联的单体，洗涤后即得到所述止血凝胶材料。
步骤二中，所述辐照交联采用高能电子束照射，且辐照强度为0.2～0.8kGy/h，辐照剂量为15～70kGy。
步骤一中，所述纳米级壳聚糖、3，6－羧甲基壳聚糖、魔芋葡甘聚糖季铵盐与蒸馏水混合的时间为1～5h；
步骤二中，所述A溶液与B溶液的混合时间为4～6h；
步骤三中，所述浸泡时间为5～7h。
所述3，6－羧甲基壳聚糖由以下方法制备而成：
先将5～20份壳聚糖加入质量百分比浓度为60%的NaOH水溶液中配制成质量百分比浓度为30%～50%的溶液，再于-15～-25℃下静置10～15h，然后加入1～8份氯乙酸并于15～25℃下反应4～6h即可。
所述魔芋葡甘聚糖季铵盐由以下方法制备而成：
先将4～25份魔芋葡甘露聚糖溶解在水中，再加入质量百分比浓度为30%～50%的NaOH水溶液进行碱化，随后加入0.5～6份3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵形成待反应体系，接着将待反应体系于25～35℃下反应12～18h后采用盐酸调节至中性，然后用丙酮沉淀获得不溶物粗产品，最后对不溶物粗产品进行溶解透析、冷冻干燥即得到魔芋葡甘聚糖季铵盐，其中，所述待反应体系中魔芋葡甘露聚糖的质量百分比浓度为 1.5%～3%，NaOH、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的摩尔比为1:2～2:1。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明一种辐照交联止血凝胶材料的原料组成及其重量份比为：聚乙烯醇 100、纳米级壳聚糖5～25、3，6－羧甲基壳聚糖 5～20、魔芋葡甘聚糖季铵盐 4～25、表面活性剂2～10，该设计选取纳米级壳聚糖、3，6－羧甲基壳聚糖以及魔芋葡甘聚糖季铵盐这三种生物大分子材料，通过辐照改性可发挥各材料在生理功能上的协同作用，保证了制备得到的止血凝胶不仅能迅速吸收血液中的水分，使血液体积缩小从而有助于止血并在吸血后形成凝胶状的保护膜，达到即刻止血的功效，还可起到物理屏障作用，有效阻止切口血液渗出和细菌侵入，同时止血凝胶中的生物大分子还会发挥其对内源性凝血系统的作用，加快凝血，缩短凝血时间，止血作用迅速完成。因此，本发明具有优良的止血和抑菌性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
一种辐照交联止血凝胶材料，该凝胶材料的原料组成及其重量份比为：聚乙烯醇100、纳米级壳聚糖5～25、3，6－羧甲基壳聚糖 5～20、魔芋葡甘聚糖季铵盐 4～25、表面活性剂2～10。
所述凝胶材料的原料组成及其重量份比为：聚乙烯醇 100、纳米级壳聚糖15、3，6－羧甲基壳聚糖 12、魔芋葡甘聚糖季铵盐 18、表面活性剂 4。
所述纳米级壳聚糖的粒度为200～300nm。
所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十六烷基聚氧乙烯醚磷酸钠中的至少一种。
一种辐照交联止血凝胶材料的制备方法，依次包括以下步骤：
一、将纳米级壳聚糖、3，6－羧甲基壳聚糖、魔芋葡甘聚糖季铵盐按所需比例于40～50℃下与蒸馏水混合配制成质量百分比浓度为10%～30%的溶液后冷却至室温，以得到A溶液，并将聚乙烯醇、表面活性剂按所需比例于大于等于90℃的温度下与蒸馏水混合配制成质量百分比浓度为5%～15%的溶液后冷却至室温，以得到B溶液；
二、先将所述A溶液加入B溶液中混合以得到混合溶液，再除去混合溶液中的氧气后进行辐照交联以得到复合水凝胶；
三、将所述复合水凝胶放入超纯水中浸泡去除未交联的单体，洗涤后即得到所述止血凝胶材料。
步骤二中，所述辐照交联采用高能电子束照射，且辐照强度为0.2～0.8kGy/h，辐照剂量为15～70kGy。
步骤一中，所述纳米级壳聚糖、3，6－羧甲基壳聚糖、魔芋葡甘聚糖季铵盐与蒸馏水混合的时间为1～5h；
步骤二中，所述A溶液与B溶液的混合时间为4～6h；
步骤三中，所述浸泡时间为5～7h。
所述3，6－羧甲基壳聚糖由以下方法制备而成：
先将5～20份壳聚糖加入质量百分比浓度为60%的NaOH水溶液中配制成质量百分比浓度为30%～50%的溶液，再于-15～-25℃下静置10～15h，然后加入1～8份氯乙酸并于15～25℃下反应4～6h即可。
所述魔芋葡甘聚糖季铵盐由以下方法制备而成：
先将4～25份魔芋葡甘露聚糖溶解在水中，再加入质量百分比浓度为30%～50%的NaOH水溶液进行碱化，随后加入0.5～6份3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵形成待反应体系，接着将待反应体系于25～35℃下反应12～18h后采用盐酸调节至中性，然后用丙酮沉淀获得不溶物粗产品，最后对不溶物粗产品进行溶解透析、冷冻干燥即得到魔芋葡甘聚糖季铵盐，其中，所述待反应体系中魔芋葡甘露聚糖的质量百分比浓度为 1.5%～3%，NaOH、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的摩尔比为1:2～2:1。
本发明的原理说明如下：
本发明将纳米级壳聚糖、3，6－羧甲基壳聚糖以及魔芋葡甘聚糖季铵盐这三种生物大分子进行复合改性，通过辐照交联制备得到了一种止血凝胶材料，该材料可被人体直接吸收，能够有效减少患者疼痛，且无需后续处理，使用方便。壳聚糖中含有氨基和羟基，具有止血、消炎和伤口愈合的作用，3，6－羧甲基壳聚糖和魔芋葡甘聚糖季铵盐都有止血、促进伤口愈合的作用，且魔芋葡甘聚糖季铵盐的加入使得凝胶材料发挥出良好的抗菌效果，三者复合可表现出显著的凝血性能。
采用本发明方法制得的凝胶的交联度为62%～85%。
实施例1：
一种辐照交联止血凝胶材料，该凝胶材料的原料组成及其重量份比为：聚乙烯醇100、纳米级壳聚糖 5、3，6－羧甲基壳聚糖 10、魔芋葡甘聚糖季铵盐 20、表面活性剂 3，其中，所述纳米级壳聚糖的粒度为220nm；所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠；所述3，6－羧甲基壳聚糖由以下方法制备而成：先将10份壳聚糖加入质量百分比浓度为60%的NaOH水溶液中配制成质量百分比浓度为%的溶液，再于-20℃下静置12h，然后加入4份氯乙酸并于20℃下反应4.5h即可；所述魔芋葡甘聚糖季铵盐由以下方法制备而成：先将20份魔芋葡甘露聚糖溶解在水中，再加入质量百分比浓度为40%的NaOH水溶液进行碱化，随后加入5份3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵形成待反应体系，接着将待反应体系于25℃下反应14h后采用质量百分比浓度为10%的盐酸调节至中性，然后用丙酮沉淀获得不溶物粗产品，最后对不溶物粗产品进行溶解透析、冷冻干燥即得到魔芋葡甘聚糖季铵盐，其中，所述待反应体系中魔芋葡甘露聚糖的质量百分比浓度为2%，NaOH、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的摩尔比为1:2。
一种辐照交联止血凝胶材料的制备方法，依次包括以下步骤：
一、将纳米级壳聚糖、3，6－羧甲基壳聚糖、魔芋葡甘聚糖季铵盐按所需比例于40℃下与蒸馏水机械混合4h配制成质量百分比浓度为15%的溶液后冷却至室温，以得到A溶液，并将聚乙烯醇、表面活性剂按所需比例于90℃的温度下与蒸馏水机械混合配制成质量百分比浓度为10%的溶液后冷却至室温，以得到B溶液；
二、先将所述A溶液加入B溶液中机械混合5h以得到混合溶液，再向混合溶液中通入氮气以除去混合溶液中的氧气，随后采用高能电子束进行辐照交联以得到复合水凝胶，其中，所述辐照的强度为0.2～0.8kGy/h，辐照剂量为15～70kGy；
三、将所述复合水凝胶放入超纯水中浸泡6h去除未交联的单体，洗涤后即得到所述止血凝胶材料。
为考察本实施例制得的止血凝胶材料的凝血性能以及抗菌效果，现按本实施例所述方法制备对比凝胶1（原料组成及其重量份比为：聚乙烯醇 100、纳米级壳聚糖5、3，6－羧甲基壳聚糖 30、表面活性剂3），并对本实施例凝胶材料、对比凝胶1的凝血指数和抑菌环（金黄色葡萄球菌和大肠杆菌）直径进行检测，结果见表1。
实施例2：
步骤同实施例1，不同之处在于：
所述凝胶材料的原料组成及其重量份比为：聚乙烯醇 100、纳米级壳聚糖 25、3，6－羧甲基壳聚糖 5、魔芋葡甘聚糖季铵盐 4、表面活性剂 2。
为考察本实施例制得的止血凝胶材料的凝血性能以及抗菌效果，现按本实施例所述方法制备对比凝胶2（原料组成及其重量份比为：聚乙烯醇 100、纳米级壳聚糖 25、3，6－羧甲基壳聚糖 9、表面活性剂2），并对本实施例凝胶材料、对比凝胶2的凝血指数和抑菌环直径进行检测，结果见表1。
实施例3：
步骤同实施例1，不同之处在于：
所述凝胶材料的原料组成及其重量份比为：聚乙烯醇 100、纳米级壳聚糖 10、3，6－羧甲基壳聚糖 20、魔芋葡甘聚糖季铵盐 25、表面活性剂 10。
为考察本实施例制得的止血凝胶材料的凝血性能以及抗菌效果，现按本实施例所述方法制备对比凝胶3（原料组成及其重量份比为：聚乙烯醇 100、纳米级壳聚糖 10、3，6－羧甲基壳聚糖 45、表面活性剂 10），并对本实施例凝胶材料、对比凝胶3的凝血指数和抑菌环直径进行检测，结果见表1。
实施例4：
步骤同实施例1，不同之处在于：
所述凝胶材料的原料组成及其重量份比为：聚乙烯醇 100、纳米级壳聚糖 15、3，6－羧甲基壳聚糖 12、魔芋葡甘聚糖季铵盐 18、表面活性剂 4。
为考察本实施例制得的止血凝胶材料的凝血性能以及抗菌效果，现按本实施例所述方法制备对比凝胶4（原料组成及其重量份比为：聚乙烯醇 100、纳米级壳聚糖 15、3，6－羧甲基壳聚糖 30、表面活性剂 4），并对本实施例凝胶材料、对比凝胶4的凝血指数和抑菌环直径进行检测，结果见表1。
表1 实施例凝胶材料与对比凝胶的凝血及抑菌性能测试结果
Figure 158505DEST_PATH_IMAGE001
。
从表1中能够看出，采用纳米级壳聚糖/3，6－羧甲基壳聚糖/魔芋葡甘聚糖季铵盐复合材料取代纳米级壳聚糖/3，6－羧甲基壳聚糖复合材料之后，凝胶的凝血性能以及抑菌效果均有显著的提高。

Claims (8)

1.一种辐照交联止血凝胶材料，其特征在于：
所述凝胶材料的原料组成及其重量份比为：聚乙烯醇100、纳米级壳聚糖5～25、3，6－羧甲基壳聚糖5～20、魔芋葡甘聚糖季铵盐4～25、表面活性剂2～10，其中，所述魔芋葡甘聚糖季铵盐由以下方法制备而成：
先将4～25份魔芋葡甘露聚糖溶解在水中，再加入质量百分比浓度为30％～50％的NaOH水溶液进行碱化，随后加入0.5～6份3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵形成待反应体系，接着将待反应体系于25～35℃下反应12～18h后采用盐酸调节至中性，然后用丙酮沉淀获得不溶物粗产品，最后对不溶物粗产品进行溶解透析、冷冻干燥即得到魔芋葡甘聚糖季铵盐，其中，所述待反应体系中魔芋葡甘露聚糖的质量百分比浓度为1.5％～3％，NaOH、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的摩尔比为1:2～2:1。
2.根据权利要求1所述的一种辐照交联止血凝胶材料，其特征在于：
所述凝胶材料的原料组成及其重量份比为：聚乙烯醇100、纳米级壳聚糖15、3，6－羧甲基壳聚糖12、魔芋葡甘聚糖季铵盐18、表面活性剂4。
3.根据权利要求1或2所述的一种辐照交联止血凝胶材料，其特征在于：所述纳米级壳聚糖的粒度为200～300nm。
4.根据权利要求1或2所述的一种辐照交联止血凝胶材料，其特征在于：所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十六烷基聚氧乙烯醚磷酸钠中的至少一种。
5.一种权利要求1所述的辐照交联止血凝胶材料的制备方法，其特征在于：
所述制备方法依次包括以下步骤：
一、将纳米级壳聚糖、3，6－羧甲基壳聚糖、魔芋葡甘聚糖季铵盐按所需比例于40～50℃下与蒸馏水混合配制成质量百分比浓度为10％～30％的溶液后冷却至室温，以得到A溶液，并将聚乙烯醇、表面活性剂按所需比例于大于等于90℃的温度下与蒸馏水混合配制成质量百分比浓度为5％～15％的溶液后冷却至室温，以得到B溶液；
二、先将所述A溶液加入B溶液中混合以得到混合溶液，再除去混合溶液中的氧气后进行辐照交联以得到复合水凝胶；
三、将所述复合水凝胶放入超纯水中浸泡去除未交联的单体，洗涤后即得到所述止血凝胶材料。
6.根据权利要求5所述的一种辐照交联止血凝胶材料的制备方法，其特征在于：
步骤二中，所述辐照交联采用高能电子束照射，且辐照强度为0.2～0.8kGy/h，辐照剂量为15～70kGy。
7.根据权利要求5所述的一种辐照交联止血凝胶材料的制备方法，其特征在于：
步骤一中，所述纳米级壳聚糖、3，6－羧甲基壳聚糖、魔芋葡甘聚糖季铵盐与蒸馏水混合的时间为1～5h；
步骤二中，所述A溶液与B溶液的混合时间为4～6h；
步骤三中，所述浸泡时间为5～7h。
8.根据权利要求5所述的一种辐照交联止血凝胶材料的制备方法，其特征在于：
所述3，6－羧甲基壳聚糖由以下方法制备而成：
先将5～20份壳聚糖加入质量百分比浓度为60％的NaOH水溶液中配制成质量百分比浓度为30％～50％的溶液，再于-15～-25℃下静置10～15h，然后加入1～8份氯乙酸并于15～25℃下反应4～6h即可。
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