CN107998442A - 外用纳米二氧化硅/聚多巴胺黏附型止血材料及其制备方法 - Google Patents

外用纳米二氧化硅/聚多巴胺黏附型止血材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了外用纳米二氧化硅/聚多巴胺黏附型止血材料及其制备方法，利用纳米二氧化硅和多巴胺为原料，在稀碱溶液中，加入一定比例的纳米二氧化硅和多巴胺(质量比为50:1‑5:1)，室温反应12‑36h；产物冷冻干燥，制得SiO2/PDA纳米网状复合材料。本发明制备方法得到的SiO2/PDA纳米网状复合材料，对于不同基底具有非常好的黏附性能，同时对血液具有较强的黏附性能。

Description

外用纳米二氧化硅/聚多巴胺黏附型止血材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种外用纳米二氧化硅/聚多巴胺黏附型止血材料及其制备方法，属于生物医药止血材料技术领域。
背景技术
出血失控被认为是外科手术、意外事故、战争现场死亡的首要原因，因此，紧急救生止血材料成为研究热点。在短时间内(约2-5min)高效快速控制或大大减少主动脉流血，将为进一步的院前急救争取宝贵的时间。不可控出血的主要特点为血量大、伤口深且不规则，因此需要止血材料能够在湿润环境下快速强黏附于创伤表面密封伤口，同时安全高效快速发生凝血反应。
止血材料强黏附于创伤表面密封伤口是止血的前提。目前重要的医用胶黏剂纤维蛋白胶和α-氰基丙烯酸酯在与生理液体接触时，黏结强度非常有限，纤维蛋白粘合剂除了粘接强度不够、无法保证伤口完全愈合前一直粘合牢固，还可能存在血液中病毒(特别是hepatitis和HIV)的传播风险，获取耗时且成本高；α-氰基丙烯酸酯类粘合剂降解过程中产生甲醛类物质，生物相容性低，一般限于整形手术、补牙材料等外部使用。尽管过去几十年里科学界做出巨大努力，当前可用的组织胶黏剂仍存在湿黏附性差和生物安全的问题。
目前为止，国内市场应用于中、重度出血的紧急救生止血材料产品极少，常用的止血材料主要为云南白药、止血绷带以及纱布等，但其对于中、重度出血的快速控制是非常有限的。而国外止血材料产品以硅铝酸盐类相关研究较多。军用高岭土类产品Combat Gauze尽管解决了前两代产品(QuickClot和WoundStat)的放热和周边栓塞问题，但高岭土止血材料也有湿黏附性弱的缺点，仅适用于轻、中度出血；而人工制备的介孔硅材料虽具有优异的止血性能，但发现其有类似WoundStat的血管局部栓塞现象，安全性能较低。所以，将湿强黏附性与快速高效止血性能进行双结合，是打破目前止血材料瓶颈的方法之一。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一类基于新型纳米二氧化硅/聚多巴胺(SiO2/PDA)黏附型快速止血材料，并提供该类止血材料的制备方法。具有高比表面积的纳米二氧化硅，生物相容性优良，广泛应用于生物医药领域，但其作为止血材料的研究和专利尚未见报道。贻贝分泌的足丝蛋白具有湿润环境下超强黏附作用，而多巴是贻贝黏附蛋白超强黏附能力的关键，它能使组织修复及伤口愈合且无毒。因此，本发明利用多巴胺在碱性环境下发生自聚合形成黏附型聚多巴胺纳米粒子的特性，采用一锅法制备得到SiO2/PDA纳米网状复合材料。该材料可快速黏附在出血部位，聚集血细胞，高效激活凝血系统，从而实现止血材料湿黏附下的高效、快速止血。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：
本发明提供上述纳米SiO2/PDA黏附型快速止血材料的制备方法，利用纳米二氧化硅和多巴胺为原料，在稀碱溶液中，加入一定比例的纳米二氧化硅和多巴胺(质量比为50:1-5:1)，室温反应12-36h；产物冷冻干燥，制得SiO2/PDA纳米网状复合材料。本发明提供上述制备方法得到的SiO2/PDA纳米网状复合材料，对于不同基底具有非常好的黏附性能，同时对血液具有较强的黏附性能。
进一步地，在上述技术方案中，稀碱溶液为Na2CO3、K2CO3、NaHCO3、KHCO3、三乙胺、三乙烯二胺、2-氨基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇、N-甲基吗啉、四甲基乙二胺或四甲基胍溶液，pH为7.0-10。
进一步地，在上述技术方案中，纳米二氧化硅与稀碱溶液用量比为2g:100mL。
进一步地，在上述技术方案中，冷冻干燥时间6-24h。
SiO2/PDA纳米网状复合材料的特征是可以在伤口部位快速黏附，聚集血细胞，同时快速激活凝血系统，从而实现止血材料的黏附、高效、快速止血。
SiO2/PDA纳米网状结构由于引入了高生物相容性的聚多巴胺，体外细胞毒性实验表明该材料比单纯的纳米二氧化硅具有更优越的生物相容性。
本材料具有多功能性的聚多巴胺结构，能与许多基底进行进一步的改性。因此，该材料可应用于不同剂型的不同形式的止血，与其它医用材料、医用器械进行综合，可制成紧急救生粉剂、创可贴、自贴式敷料、手术包等，可通过抗菌、促伤口愈合、止痛药物与聚多巴胺反应或纳米二氧化硅吸附进行作用，作为新型药物传输载体，实现止血材料的多功能一体化。
本发明与传统的止血材料相比，其特点是：
(1)操作简单易行，应用方便，止血快速。
(2)成本低、生物安全性好，吸水过程几乎不产生热量，对伤口不存在潜在灼伤现象。
(3)单纯的纳米二氧化硅几乎无止血效果，但经过其与纳米聚多巴胺复合后，止血性能得到非常明显地提高。
(4)SiO2/PDA的纳米复合材料具有网状结构，兼具可多功能修饰的多巴胺官能团，可作为抗菌、促伤口愈合、止痛药物的载体，提高院前止血的质量，减少伤员因感染引起的伤残率。本材料可与多种其它止血材料进行混合使用，如高岭土、蒙脱土、壳聚糖等。
附图说明
图1为SiO2/PDA纳米网状复合材料的透射电镜图(a)、XRD图(b)和外观图(c)；
图2为SiO2/PDA纳米复合材料的体外止血情况(a)和材料对血液的黏附情况(b)；
图3为SiO2/PDA纳米复合材料的细胞毒性(a)和止血材料放热效应(b)。
具体实施方法
下面结合实施例对本发明的方法做进一步说明，但并不是对本发明的限定。
(1)SiO2/PDA纳米网状复合材料制备实施例
实施例1
在100mLpH＝7.0的四甲基乙二胺或四甲基胍稀碱溶液中，加入2.00g纳米SiO2和0.04g多巴胺，超声10min，室温反应12h；产物冷冻干燥6h，制得SiO2/PDA纳米网状复合材料。由图1(a)(50:1)SiO2/PDA透射电镜图可知，制得SiO2/PDA纳米网状复合材料。
实施例2
在100mLpH＝8.0的三乙胺或三乙烯二胺稀碱溶液中，加入2.00g纳米SiO2和0.10g多巴胺，超声10min，室温反应18h；产物冷冻干燥12h，制得SiO2/PDA纳米网状复合材料。由图1(a)(30:1)SiO2/PDA透射电镜图可知，制得SiO2/PDA纳米网状复合材料。
实施例3
在100mLpH＝9.0的2-氨基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇或N-甲基吗啉稀碱溶液中，加入2.00g纳米SiO2和0.20g多巴胺，超声10min，室温反应24h；产物冷冻干燥18h，制得SiO2/PDA纳米网状复合材料。由图1(a)(10:1)SiO2/PDA透射电镜图可知，制得SiO2/PDA纳米网状复合材料。
实施例4
在100mLpH＝10.0的Na2CO3、K2CO3、NaHCO3或KHCO3稀碱溶液中，加入2.00g纳米SiO2，和0.40g多巴胺，超声10min，室温反应36h；产物冷冻干燥24h，制得SiO2/PDA纳米网状复合材料。由图1(a)(1:1)SiO2/PDA透射电镜图可知，制得SiO2/PDA纳米网状复合材料。
(2)SiO2/PDA纳米网状复合材料的性能实施例
实施例5(体外凝血)
以采血袋采集抗凝猪血400cc，取2mL猪血加入5mL离心管中，加入100mg止血材料，同时加入80μL 0.1M CaCl2，置于静音混合器摇匀，记录血液凝固时间，重复3次，取平均值。体外凝血结果如图2所示，相比于商业化产品Celox以及单独的纳米SiO2，实施例1、2、3和4的SiO2/PDA纳米网状复合材料均具有明显的促凝血的效果，材料能够较好的黏附在血块中，巩固血栓的强度。
实施例6(细胞毒性实验)
向0.5000gSiO2/PDA纳米材料中加入5mL培养基(高糖：血清为9:1)，室温下浸泡24h。将处于对数生长期的Raw264.7巨噬细胞，接种在96孔板，细胞密度约为105细胞/mL，将96孔板置于37℃5％CO2的培养箱中培养12h，移除培养基，加入100μL含材料浸提液(20，40，60，60，80，和100μL)的新鲜培养基。置于培养箱孵育24h，移除培养基，并以PBS缓冲液洗涤两次，加入150μLMTT(0.5mg/mL，凯基生物科技)试剂，置于37℃5％CO2的培养箱继续培养4h，移除MTT试剂，加入150μLDMSO，将96孔板置于酶标仪中，振荡10mim后，测定其在492nm处吸光度值。根据公式Asample/Acontrol，计算得到细胞存活率，如图3(a)所示，表明SiO2/PDA纳米材料比单纯的纳米二氧化硅具有更低的细胞毒性。
实施例7(止血材料放热效应考察)
硅铝酸盐类材料的放热效应是止血材料应用的重要指标之一。本实验通过测量0.5g止血材料与0.5mL水混合时的温度变化，图3(b)结果表明，实施例1、2、3和4的SiO2/PDA纳米网状复合材料均几乎无明显的放热效应。

Claims (6)

1.一种外用纳米二氧化硅/聚多巴胺黏附型止血材料的制备方法，在稀碱溶液中，加入纳米二氧化硅和多巴胺，室温反应12-36h；产物冷冻干燥，制得二氧化硅/聚多巴胺纳米网状复合材料。
2.如权利要求1所述外用纳米二氧化硅/聚多巴胺黏附型止血材料的制备方法，其特征在于：纳米二氧化硅与多巴胺的重量比为50:1-5:1。
3.如权利要求1所述外用纳米二氧化硅/聚多巴胺黏附型止血材料的制备方法，其特征在于：冷冻干燥时间6-24h。
4.如权利要求2所述外用纳米二氧化硅/聚多巴胺黏附型止血材料的制备方法，其特征在于：纳米二氧化硅与稀碱溶液用量比为2g:100mL。
5.如权利要求1所述外用纳米二氧化硅/聚多巴胺黏附型止血材料的制备方法，其特征在于：稀碱溶液为Na2CO3、K2CO3、NaHCO3、KHCO3、三乙胺、三乙烯二胺、2-氨基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇、N-甲基吗啉、四甲基乙二胺或四甲基胍溶液，pH为7.0-10。
6.如权利要求1～5任意一项所述制备方法得到的外用纳米二氧化硅/聚多巴胺黏附型止血材料。
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