CN107737366A - 一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于医疗器械技术领域，公开了一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜及其制备方法。所述的改性海藻酸钠电纺纤维止血膜按重量份数计由聚乙烯醇10‑30份、巯基化海藻酸5‑15份组成。本发明以巯基化海藻酸钠和聚乙烯醇为为原料通过静电纺丝所制得的电纺纤维膜材料具有多孔结构可以改善材料的柔软可压缩性、吸水性，以及为血小板的粘附聚集提供空间。柔软性可以拓宽止血材料的应用范围，减少不适和疼痛感；吸水性的提高，能快速吸收血液中的水分，增加血液的黏度，使血流减慢而凝固；血小板粘附空间的增加，有利于材料在短时间内聚集大量血小板，激活凝血因子，快速止血。

Description

一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜及其制备方法
技术领域
本发明属于医疗器械制备领域，特别是涉及一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜及其制备方法。
背景技术
目前，生活中由失血引发的死亡占据突发性死亡相当大的比例。在进行伤口急救以及外科手术过程，也存在创面出血的难题，由出血严重导致的医疗事故甚至死亡的案例也比比皆是。总之，快速且有效的止血成为抢救生命成败的关键因素之一，也是外科手术成败的核心之一。因此，有效控制出血量并降低出血时间，减少伤口感染，成为降低死亡率的重要因素。
为了达到更加高效的止血效果，医用天然高分子材料与医用合成高分子材料结合制备出的新型止血材料备受关注。目前，已经研发出多种新型可吸收性止血材料，如纤维蛋白胶类止血材料、明胶海绵类止血材料、氧化纤维素类止血材料及壳聚糖类止血材料等，其止血机理迥异，止血效果差异也很大。美国强生公司生产的Surgice1，又称―速即纱，其主要成分为氧化纤维素，因其优异的止血效果广泛应用于临床手术中，但至今仅有英国和美国能生产该类止血材料，国内也致力于该类的研究，但与“速即纱”相比，其性能相差甚远，较少应用于临床手术当中，因此，国内市场销售的“速即纱”均为进口，价格昂贵。
海藻酸钠具有优异的理化性质、温和的凝胶条件、生物降解性、生物相容性、价格低廉、可修饰性强等优异性能，使得其在医用高分子材料方面都得到了广泛应用。海藻酸钠溶液经Ca2+交联形成海藻酸钙凝胶，在凝血过程中，海藻酸钙释放出Ca2+，与血液中的Na+进行交换，具有促进止血的作用，此外海藻酸钠还具有高吸水性及保湿性、抑菌及杀菌性能，能够作为医用敷料使用，海海藻酸钠医用敷料不仅能够吸收伤口渗出液，而且能够在伤口创面形成凝胶膜，为伤口创面愈合提供适宜的润湿生理微环境，同时减少创面部位的细菌感染，但是以为海藻酸钠的成型方法单一，限制了其在止血材料制备上的运用。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜及其制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜，按重量份数计由聚乙烯醇10-30份、巯基化海藻酸5-15份组成。
进一步的，所述的改性海藻酸钠电纺纤维止血膜由聚乙烯醇、巯基化海藻酸钠通过静电纺丝所制得。
进一步的，所述的改性海藻酸钠电纺纤维止血膜为双层结构，内层为由巯基化海藻酸钠聚乙烯醇复合纤维层，外层为聚乙烯醇纤维层，两层的厚度比为1:1。
一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜，由聚乙烯醇和改性海藻酸钠所制得。
所述的一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）巯化海藻酸钠的制备
称取一定质量的海藻酸钠溶解于蒸馏水中配制成质量浓度为2%的海藻酸钠溶液，然后加入摩尔浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液调节海藻酸钠溶液的pH至4，然后按质量比海藻酸钠：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)=1:0.1:0.2加入N-羟基琥珀酰亚胺和 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，常温搅拌2-3h，然后按质量比海藻酸钠：半胱氨酸甲酯盐酸盐=1:1加入半胱氨酸甲酯盐酸盐，常温下搅拌12-18h，然后加入大量的无水乙醇使反应产物析出，抽滤，然后用无水乙醇洗涤2-3遍，45℃真空干燥，即得巯基化海藻酸钠，备用；
（2）止血膜纺丝溶液的制备
外层纤维膜纺丝液的制备：
称取一定量的聚乙烯醇溶解于60℃的蒸馏水中配制成质量浓度为10%的聚乙烯醇溶液，冷却至室温备用；
内层复合纤维膜纺丝液的制备：
称取一定量的聚乙烯醇溶解于60℃的蒸馏水中配制成质量浓度为10%的聚乙烯醇溶液（A液），称取一定量的巯基化海藻酸钠溶解于蒸馏水中配制成质量浓度为5%的巯基化海藻酸钠溶液（B液），然后按体积比A液：B液=1：0.25—1，将A液和B液混合，备用；
（3）改性海藻酸钠复合电纺止血膜的制备
将步骤2中制备所得的外层纤维膜纺丝液加入到静电纺丝机的注射器中，调节高压电源电压、输出泵流量和收卷装置的旋转速度，开始纺丝，至注射器中的外层纤维膜纺丝液完全喷射完；将步骤2中制备所得的内层复合纤维膜纺丝液入到静电纺丝机的注射器中，调节高压电源电压、输出泵流量和收卷装置的旋转速度，开始纺丝，直接将内层复合纤维膜纺在外层纤维膜上，至注射器中的内层复合纤维膜纺丝液完全喷射完，然后将所得纺丝膜从收卷装置中取下，裁剪，灭菌，即得一种复合改性海藻酸钠电纺纤维止血膜。
优选的，所述的海藻酸钠，其分子量为1×106kDa，购于青岛明月海藻集团有限公司；
优选的，所述的聚乙烯醇，其分子量为80000，购自美国sigma试剂公司；
优选的，所述的静电纺丝机为深圳通力微纳公司生产的TL-192型静电纺丝机；
更优选的，外层纤维膜纺丝的参数设置为：高压电源电压：15-20kV、收卷装置旋转速度：1500—2000 rpm、输出泵流量：75-100 mL/h；内层复合纤维膜纺丝的参数设置为：高压电源电压：20-25kV、收卷装置旋转速度：1000-1500 rpm、输出泵流量：50-75 mL/h。
本发明的有益效果为：
（1）本发明所公开的改性海藻酸钠电纺止血膜具有良好的吸液性能能迅速吸收大量伤口渗液、能在短时间内到达止血效果，且生物相容性良好。
（2）本发明通过化学改性的方法以半胱氨酸甲酯盐酸盐为改性剂将巯基接到海藻酸钠的分子链上赋予其具用双重交联的性能，所制得电纺止血膜在接触血液时，因为巯基化海藻酸钠的存在，巯基化海藻酸钠聚乙烯醇复合纤维层可以立即形成具有双层交联网络结构的凝胶，可以大量的吸收血液或者是伤口渗液达到快速止血的效果。
（3）本发明以巯基化海藻酸钠和聚乙烯醇为为原料通过静电纺丝所制得的电纺纤维膜材料具有多孔结构可以改善材料的柔软可压缩性、吸水性，以及为血小板的粘附聚集提供空间。柔软性可以拓宽止血材料的应用范围，减少不适和疼痛感；吸水性的提高，能快速吸收血液中的水分，增加血液的黏度，使血流减慢而凝固；血小板粘附空间的增加，有利于材料在短时间内聚集大量血小板，激活凝血因子，快速止血。
附图说明
图1为实施例1～3和对比例进行细胞毒性评价实验的结果对比图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明按如下步骤制备得到一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜：
（1）巯化海藻酸钠的制备
称取一定质量的海藻酸钠溶解于蒸馏水中配制成质量浓度为2%的海藻酸钠溶液，然后加入摩尔浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液调节海藻酸钠溶液的pH至4，然后按质量比海藻酸钠：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)=1:0.1:0.2加入N-羟基琥珀酰亚胺和 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，常温搅拌2h，然后按质量比海藻酸钠：半胱氨酸甲酯盐酸盐=1:1加入半胱氨酸甲酯盐酸盐，常温下搅拌12h，然后加入大量的无水乙醇使反应产物析出，抽滤，然后用无水乙醇洗涤2-3遍，45℃真空干燥，即得巯基化海藻酸钠，备用；
（2）止血膜纺丝溶液的制备
外层纤维膜纺丝液的制备：
称取一定量的聚乙烯醇溶解于60℃的蒸馏水中配制成质量浓度为10%的聚乙烯醇溶液，冷却至室温备用；
内层复合纤维膜纺丝液的制备：
称取一定量的聚乙烯醇溶解于60℃的蒸馏水中配制成质量浓度为10%的聚乙烯醇溶液（A液），称取一定量的巯基化海藻酸钠溶解于蒸馏水中配制成质量浓度为5%的巯基化海藻酸钠溶液（B液），然后按体积比A液：B液=1：0.5，将A液和B液混合，备用；
（3）改性海藻酸钠复合电纺止血膜的制备
将步骤（2）中制备所得的外层纤维膜纺丝液加入到静电纺丝机的注射器中，调节高压电源电压、输出泵流量和收卷装置的旋转速度，开始纺丝，至注射器中的外层纤维膜纺丝液完全喷射完；将步骤（2）中制备所得的内层复合纤维膜纺丝液入到静电纺丝机的注射器中，调节高压电源电压、输出泵流量和收卷装置的旋转速度，开始纺丝，直接将内层复合纤维膜纺在外层纤维膜上，至注射器中的内层复合纤维膜纺丝液完全喷射完，然后将所得纺丝膜从收卷装置中取下，裁剪，灭菌，即得一种复合改性海藻酸钠电纺纤维止血膜。
实施例1
按本发明按上述方法制备一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜，其中：制备过程中所用的聚乙烯醇分子量为80000，所用的海藻酸钠的分子量为1×106kDa；所用的静电纺丝机为深圳通力微纳公司生产的TL-192型静电纺丝机，外层纤维膜纺丝的参数设置为：高压电源电压：18kV、收卷装置旋转速度：2000 rpm、输出泵流量：75 mL/h；内层复合纤维膜纺丝的参数设置为：高压电源电压22 kV、收卷装置旋转速度：1000rpm、输出泵流量：50 mL/h；按重量份数计由聚乙烯醇10份、巯基化海藻酸5份组成.
实施例2
按本发明按上述方法制备一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜，其中：制备过程中所用的聚乙烯醇分子量为80000，所用的海藻酸钠的分子量为1×106kDa；所用的静电纺丝机为深圳通力微纳公司生产的TL-192型静电纺丝机，外层纤维膜纺丝的参数设置为：高压电源电压：18kV、收卷装置旋转速度： 2000 rpm、输出泵流量： 100 mL/h；内层复合纤维膜纺丝的参数设置为：高压电源电压：22kV、收卷装置旋转速度： 1500 rpm、输出泵流量： 75 mL/h；按重量份数计由聚乙烯醇20份、巯基化海藻酸10份组成。
实施例3
按本发明按上述方法制备一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜，其中：制备过程中所用的聚乙烯醇分子量为80000，所用的海藻酸钠的分子量为1×106kDa；所用的静电纺丝机为深圳通力微纳公司生产的TL-192型静电纺丝机，外层纤维膜纺丝的参数设置为：高压电源电压： 20kV、收卷装置旋转速度：2000 rpm、输出泵流量： 100 mL/h；内层复合纤维膜纺丝的参数设置为：高压电源电压： 25kV、收卷装置旋转速度：1500 rpm、输出泵流量：50 mL/h；按重量份数计由聚乙烯醇30份、巯基化海藻酸15份组成。
实施例4
对比例：一种生物可吸收止血膜（参考申请号为CN201410150503.7实施例1制备得到）。
实验组1～3：为实施例1～3所得的一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜。
（1）吸液性能的检测：将上述实施例1～3所制备的一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜与对比例进行吸液性能评价实验，将已知质量（W）的5×5 cm的样品置于培养皿内。加入预热至（37±1）℃的生理盐水，生理盐水的添加量为供试材料的40倍，± 0.5g，移入培养箱内，在（37±1）℃下保持60s用镊子夹持样品一角或一端，悬垂30s，称量，此时吸液样品重量为W1，吸液比重=（W1- W）/W，每组样品设置5个平行样，实验结果如表-1示。
表-1吸液性能测试结果
可以看到通过本发明所公开的方法所制得的一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜施例1～3的吸液性能明显较对比例要高，实施例3的吸液性能为对比例的2.4倍，吸液比重达15.67，说明本发明所制得的改性海藻酸钠电纺纤维止血膜具有良好的吸液性能。
（2）细胞毒性评价实验：将上述实施例1～3所制备的改性海藻酸钠电纺纤维止血膜与对比例进行细胞毒性评价实验（按国标GB/T 16886.5-2003进行实验），对比实施例1～3和对比例对的实验结果如图1所示。
细胞毒性检测结果显示实施例1～3在与血管内皮细胞共培养1天和7天后其对应的细胞相对增殖率均在90%以上，细胞毒性评级为0级，证明其具有良好的细胞形容性，而对比例与血管内皮细胞共培养7天后其对应细胞相对增殖率由第一天的89.44%下降到85.21%，虽然细胞毒性评级任然为0级，但是与对比例共培养的血管内皮细胞衰亡的趋势。相比止血，共培养时间的延长实施例1～3的相对相比增殖率均有轻微提高，证明本发明所制备的改性海藻酸钠电纺纤维止血膜具有一定的促细胞生长能力，有助于伤口的愈合。
（3）止血性能测试
将上述实施例1～3所制备的改性海藻酸钠电纺纤维止血膜与对比例进行止血性能评价实验，对比实施例1~3和对比例的止血性能通过家兔体表创面止血实验进行，具体实验方法如下：家兔6只，雌雄各半，10g /L 戊巴比妥钠30mg/kg耳缘静脉麻醉，备皮在无菌条件下，在家兔背 部左右两侧切除4个2cm×2cm 大小全皮肤层，暴露肌肉层，用手术刀片在肌肉层划“#”制造渗血、出血创面，分别在出血创面平铺供试对比例样品、实施例1~3样品，约15s左右揭开纱布观察出血情况，以后每隔15s 观察1次，观察指标以不出血为止，记录止血时间，观察止血效果，计算其平均止血时间。实验结果如表-2示。
表-2止血性能测试实验结果
从止血性能测试结果可以可知实施例1~3在体表创面出血时均能在40秒内有效止血，而对比例的止血时间则需要45到50秒才能有效止血。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定；对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举；凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜，其特征在于，所述的改性海藻酸钠电纺纤维止血膜按重量份数计由聚乙烯醇10-30份、巯基化海藻酸5-15份组成。
2.根据权利要求1所述的一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜，其特征在于，所述的改性海藻酸钠电纺纤维止血膜由聚乙烯醇、巯基化海藻酸钠通过静电纺丝所制得。
3.根据权利要求1所述的一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜，其特征在于，所述的改性海藻酸钠电纺纤维止血膜为双层结构，内层为由巯基化海藻酸钠聚乙烯醇复合纤维层，外层为聚乙烯醇纤维层，两层的厚度比为1:1。
4.权利要求1至3任一所述的一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）巯化海藻酸钠的制备：
称取一定量的海藻酸钠溶解于蒸馏水中配制成质量浓度为2%的海藻酸钠溶液，然后加入摩尔浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液调节海藻酸钠溶液的pH至4，然后按质量比海藻酸钠：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)=1:0.1:0.2加入N-羟基琥珀酰亚胺和 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐，常温搅拌2-3h，然后按质量比海藻酸钠：半胱氨酸甲酯盐酸盐=1:1加入半胱氨酸甲酯盐酸盐，常温下搅拌12-18h，然后加入大量的无水乙醇使反应产物析出，抽滤，然后用无水乙醇洗涤2-3遍，45℃真空干燥，即得巯基化海藻酸钠，备用；
（2）止血膜纺丝溶液的制备：
外层纤维膜纺丝液的制备：
称取一定量的聚乙烯醇溶解于60℃的蒸馏水中配制成质量浓度为10%的聚乙烯醇溶液，冷却至室温备用；
内层复合纤维膜纺丝液的制备：
称取一定量的聚乙烯醇溶解于60℃的蒸馏水中配制成质量浓度为10%的聚乙烯醇溶液（A液），称取一定量的巯基化海藻酸钠溶解于蒸馏水中配制成质量浓度为5%的巯基化海藻酸钠溶液（B液），然后按体积比A液：B液=1：0.25—1，将A液和B液混合，备用；
（3）改性海藻酸钠复合电纺止血膜的制备：
将步骤（2）中制备所得的外层纤维膜纺丝液加入到静电纺丝机的注射器中，调节高压电源电压、输出泵流量和收卷装置的旋转速度，开始纺丝，至注射器中的外层纤维膜纺丝液完全喷射完；将步骤（2）中制备所得的内层复合纤维膜纺丝液入到静电纺丝机的注射器中，调节高压电源电压、输出泵流量和收卷装置的旋转速度，开始纺丝，直接将内层复合纤维膜纺在外层纤维膜上，至注射器中的内层复合纤维膜纺丝液完全喷射完，然后将所得纺丝膜从收卷装置中取下，裁剪，灭菌，即得一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜。
5.根据权利要求4所述的一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的海藻酸钠，其分子量为1×106kDa。
6.根据权利要求4所述的一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的聚乙烯醇，其分子量为80000。
7. 根据权利要求4所述的一种改性海藻酸钠电纺纤维止血膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中的静电纺丝机为深圳通力微纳公司生产的TL-192型静电纺丝机，外层纤维膜纺丝的参数设置为：高压电源电压：15-20kV、收卷装置旋转速度：1500—2000 rpm、输出泵流量：50-100 mL/h；内层复合纤维膜纺丝的参数设置为：高压电源电压：20-25kV、收卷装置旋转速度：1000-1500 rpm、输出泵流量：50-100 mL/h。
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