CN108421081B

CN108421081B - 一种抗感染、安全高效的止血气凝胶及其制备方法

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Publication number: CN108421081B
Application number: CN201810292061.8A
Authority: CN
Inventors: 胡章; 李思东; 钟庆坤; 孔松芝; 程瑜; 廖铭能; 黄娜; 陈日志; 罗荣琼
Original assignee: Jian Li Source Zhanjiang Medical Supplies Co Ltd; Guangdong Ocean University
Current assignee: Jian Li Source Zhanjiang Medical Supplies Co Ltd; Guangdong Ocean University
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2019-02-05
Anticipated expiration: 2038-04-03
Also published as: CN108421081A

Abstract

本发明公开了一种抗感染、安全高效的止血气凝胶，由8‑O‑乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖、海藻酸钠、结冷胶和水制得水凝胶后经超临界干燥制备得到；所述8‑O‑乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖由壳聚糖酸盐和8‑O‑乙酰山栀苷甲酯按质量比5~8:1混合后在红外灯下研磨20~30 min制备得到；所述壳聚糖酸盐的分子量为50~100 kDa，脱乙酰度为90%~100%；所述壳聚糖酸盐为盐酸盐、乙酸盐或乳酸盐中的至少一种。将8‑O‑乙酰山栀苷甲酯接枝到壳聚糖，并协同海藻酸钠、水以及结冷胶制备得到水凝胶，通过超临界干燥得到止血气凝胶，制得的止血气凝胶溶胀性好、粘附性强，止血迅速，不易进入血液引起血栓风险，同时具有抗感染功效，特别适用于尖锐创伤深、动脉破裂等严重出血的快速止血。

Description

一种抗感染、安全高效的止血气凝胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，更具体地，涉及一种抗感染、安全高效的止血气凝胶及其制备方法。

背景技术

大出血是导致在战争、自然灾害、交通事故中死亡的主要因素。高效的止血能有效的减少死亡率，并且止血是创伤愈合的第一步。

目前市面上的止血材料主要沸石粉、纤维蛋白敷料、医药明胶海绵、壳聚糖绷带、海藻酸钙纤维垫等。在这些止血材料中，沸石是无机止血材料，由于其多孔结构，能很好的吸收伤口渗出液，促进血液凝结，然而沸石粉吸水时伴有放热反应从而导致二次创伤，甚至容易进入血管引起血栓；纤维蛋白敷料、医药明胶海绵、壳聚糖绷带、海藻酸钙纤维垫等敷料是单一原料的止血材料，无明显抗感染效果，对于创面止血尤其是深创或动脉破裂等大出血效果不佳。

因此需要一种抗感染、安全高效的止血材料应用于应急救治和临床治疗。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的缺陷，提供一种抗感染、安全高效的止血气凝胶，提供的止血气凝胶溶胀性好、粘附性强，止血迅速，不易进入血液引起血栓风险，同时具有抗感染功效，特别适用于尖锐创伤深、动脉破裂等严重出血的快速止血。

本发明的另一目的在于提供一种抗感染、安全高效的止血气凝胶的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种抗感染、安全高效的止血气凝胶，由8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖、海藻酸钠、结冷胶和水制得水凝胶后经超临界干燥制备得到；

所述8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖由壳聚糖酸盐和8-O-乙酰山栀苷甲酯按质量比5~8:1混合后在红外灯下研磨20~30 min制备得到；

所述壳聚糖酸盐的分子量为50~100 kDa，脱乙酰度为90%~100%；

所述壳聚糖酸盐为盐酸盐、乙酸盐或乳酸盐中的至少一种。

壳聚糖具有良好的生物相容性、生物降解性、抗菌活性、止血作用，安全无毒，并且来源广泛，价格便宜，被广泛应用于止血敷料、保健品等医药中。8-O-乙酰山栀苷甲酯是传统止血药物独一味中主要活性成分，具有镇痛、止血、抗菌、消炎的功效。海藻酸钠是一种广泛存在于藻类和微生物中的天然聚合物，因其良好的吸水性、离子交换能力、生物相容性、生物降解性以及无毒性，可作为一种理想的止血材料。结冷胶是一种优良的微生物多糖胶，组织相容性好，用量少易于成胶，透明度高；在微生物培养方面，结冷胶不易被微生物降解利用。与琼脂相比，结冷胶在强度和稳定性等方面都明显优于琼脂。

通过采用无溶剂绿色化学方法将天然止血成分8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝到壳聚糖上，且结合超临界干燥技术，将未接枝的8-O-乙酰山栀苷甲酯去除，使得8-O-乙酰山栀苷甲酯不易进入血液引起血栓风险，安全性高。而且，制备8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖的生产工艺简单、高效。

利用壳聚糖的广谱抗菌性，以及结冷胶的不易被微生物降解的特性，使得制得的气凝胶具有抗感染功效。

壳聚糖与海藻酸钠能够形成阴阳离子凝胶，通过协同结冷胶，原位形成凝胶，具有协同增效的作用，制得的止血气凝胶溶胀性好、粘附性强，易于封堵创面，快速止血。

综上，本发明将8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝到壳聚糖，并协同海藻酸钠、水以及结冷胶制备得到水凝胶，通过超临界干燥得到止血气凝胶，制得的止血气凝胶溶胀性好、粘附性强，止血迅速，不易进入血液引起血栓风险，同时具有抗感染功效，特别适用于尖锐创伤深、动脉破裂等严重出血的快速止血。

优选地，所述红外灯的功率为200~300 W。

优选地，所述超临界干燥为CO₂超临界干燥。

本发明同时保护上述止血气凝胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

S1. 由壳聚糖酸盐和8-O-乙酰山栀苷甲酯制备得到8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖；

S2. 由水、结冷胶、海藻酸钠制备得到混合热溶液，然后加入S1.制得的8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖制备得到水凝胶；

S3. 将水凝胶进行超临界干燥，制备得到止血气凝胶。

在制备水凝胶的过程中，先加入海藻酸钠，后加入8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖，有利于聚电解质复合体系混合均匀。

优选地，S2.的混合热溶液中结冷胶的加入量为0.8‰~1.2‰（W/V）。

优选地，S2.的混合热溶液中海藻酸钠的加入量为3%~5%（W/V）。

优选地，所述8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖的加入量以壳聚糖酸盐的质量计算，所述8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖的加入量为2%~3%（W/V）。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明将8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝到壳聚糖，并协同海藻酸钠、水以及结冷胶制备得到水凝胶，通过超临界干燥得到止血气凝胶，制得的止血气凝胶溶胀性好、粘附性强，止血迅速，不易进入血液引起血栓风险，同时具有抗感染功效，特别适用于尖锐创伤深、动脉破裂等严重出血的快速止血。

附图说明

图1为体外抗感染效果示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

本发明实施例中的原料均可可通过市售得到；

除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

本发明中的“W/V”是本领用常用的质量浓度，单位为g/mL或kg/L。

8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝壳聚糖取代度（Degree of substitution，DS）的测定方法：采用胶体滴定法进行测定，具体来讲，将干燥的8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝壳聚糖的样品溶于50 mL 0.1 mol /L盐酸溶液中，配制一定浓度的样品溶液，用移液管准确量取10.00mL样品溶液置于锥形瓶，加入甲苯胺蓝指示剂1滴，摇匀，采用聚乙烯醇硫酸钾（PVSK）标准溶液进行滴定，溶液颜色由蓝色变为亮紫色为滴定终点，同时进行空白对照。接枝壳聚糖中含自由氨基的含量计算如下：

式中：C_p为聚乙烯醇硫酸钾标准溶液的浓度，mol/L；V 和V₀为分别滴定样品溶液和空白溶液所消耗PVSK的体积，mL；161为氨基葡萄糖单体的相对分子质量；C_s为样品溶液的浓度，g/mL。

采用同样方法，同时测定原料壳聚糖中氨基含量，则接枝取代度计算公式为：

DS= 原料壳聚糖中氨基含量（%）- 接枝壳聚糖中氨基含量（%）

实施例1

在红外灯下，将壳聚糖盐酸盐粉末（分子量60 kDa，脱乙酰度90%）和8-O-乙酰山栀苷甲酯按质量比6:1混合，研磨25 min，获得8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖（DS=46.4%）；用纯净水加热溶解结冷胶（0.8‰，W/V），同时加入海藻酸钠（3%，W/V），制成结冷胶-海藻酸钠混合热溶液；将8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖粉末（以壳聚糖酸盐计，2%，W/V）均匀分散于结冷胶-海藻酸钠混合热溶液中，静置冷却，原位形成水凝胶；将水凝胶置于高压釜中，CO₂超临界干燥，制得气凝胶。

实施例2

在红外灯下，将壳聚糖醋酸盐粉末（分子量50 kDa，脱乙酰度100%）和8-O-乙酰山栀苷甲酯按质量比7:1混合，研磨20 min，获得8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖（DS=53.7%）；用纯净水加热溶解结冷胶（1.0‰，W/V），同时加入海藻酸钠（5%，W/V），制成结冷胶-海藻酸钠混合热溶液；将8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖粉末（以壳聚糖酸盐计，2.5%，W/V）均匀分散于结冷胶-海藻酸钠混合热溶液中，静置冷却，原位形成水凝胶；将水凝胶置于高压釜中，CO₂超临界干燥，制得气凝胶。

实施例3

在红外灯下，将壳聚糖乳酸盐粉末（分子量80 kDa，脱乙酰度95%）和8-O-乙酰山栀苷甲酯按质量比5:1混合，研磨30 min，获得8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖（DS=41.2%）；用纯净水加热溶解结冷胶（1.2‰，W/V），同时加入海藻酸钠（4%，W/V），制成结冷胶-海藻酸钠混合热溶液；将8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖粉末（以壳聚糖酸盐计，3%，W/V）均匀分散于结冷胶-海藻酸钠混合热溶液中，静置冷却，原位形成水凝胶；将水凝胶置于高压釜中，CO₂超临界干燥，制得气凝胶。

实施例4

在红外灯下，将壳聚糖乳酸盐粉末（分子量100 kDa，脱乙酰度90%）和8-O-乙酰山栀苷甲酯按质量比8:1混合，研磨25 min，获得8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖（DS=36.8%）；用纯净水加热溶解结冷胶（1.0‰，W/V），同时加入海藻酸钠（3%，W/V），制成结冷胶-海藻酸钠混合热溶液；将8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖粉末（以壳聚糖酸盐计， 3%，W/V）均匀分散于结冷胶-海藻酸钠混合热溶液中，静置冷却，原位形成水凝胶；将水凝胶置于高压釜中，CO₂超临界干燥，制得气凝胶。

对比例1

与实施例1的区别在于，采用壳聚糖盐酸盐粉末（分子量60 kDa，脱乙酰度85%）替代壳聚糖盐酸盐粉末（分子量60 kDa，脱乙酰度90%），获得8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖（DS=22.7%）；其他原料及制备步骤与实施例1相同。

对比例2

与实施例1的区别在于，采用壳聚糖柠檬酸盐粉末（分子量60 kDa，脱乙酰度90%）替代壳聚糖盐酸盐粉末（分子量60 kDa，脱乙酰度90%），获得8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖（DS=34.6%）；其他原料及制备步骤与实施例1相同。

对比例3

与实施例1的区别在于，采用琼脂替代结冷胶，其他原料及制备步骤与实施例1相同。

对比例4

与实施例1的区别在于，采用冷冻干燥的方法替代CO₂超临界干燥，其他原料及制备步骤与实施例1相同。

对比例5

与实施例1的区别在于，采用等量的壳聚糖盐酸盐（分子量60 kDa，脱乙酰度90%）和8-O-乙酰山栀苷甲酯的物理混合物替代8-O乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖，其他原料及制备步骤与实施例1相同。

对比例6

采用市售的医用明胶海绵。

进行测试

（1）兔股动脉止血实验

新西兰白兔（3~5 kg）分成9组，每组4只，雌雄各半，设定对比例6的医用明胶海绵为阳性对照组，其余为样品实验组（实施例1~4和对比例1~5的产品，分别记作1#~4#和5#~9#）。每只兔耳静脉注射3%的戊巴比妥钠麻醉剂，按照30 mg/kg的剂量进行麻醉。麻醉成功后将新西兰兔仰卧固定在试验台上，分离暴露股动脉约4~5 cm，将近心端和远心端夹住,用手术刀剪切1cm创口, 放开近心端止血钳, 伤口有喷血, 再把近心端夹住，用无菌医用纱布擦去血液，在伤口处敷上止血材料，盖上纱布并加200g砝码压迫，将近心端止血钳放开，每30s观察一次, 记录止血时间，实验数据均以“x ± SD”表示，结果如表1所示。

（2）体外释放试验

称取止血气凝胶（实施例1~4和对比例1~5的产品，分别记作1#~4#和5#~9#）50 mg，置于0.05 mol/L 磷酸盐缓冲液（pH 7.4）100 ml 中，于37℃、100次/min 恒温振荡。于10min后取样 0.5 ml，3000 rpm离心5 min。采用高效液相色谱法测定上清液，计算8-O-乙酰山栀苷甲酯含量，释放率计算如下：

释放率% =（释放的药量/制备添加的总药量）×100%；结果如表1所示。

（3）体外抗感染实验

金黄色葡萄球菌广泛存在于自然界，医务人员带菌率超70%，是医院内交叉感染的重要来源，也是引起伤口感染的常见病原菌之一。在体外，以对金黄色葡萄球菌的抑菌效果作为抗感染效果评价指标。使用酵母葡萄糖肉汤作为金黄色葡萄球菌的培养基，将2 mL的细菌样本加入到培养基中震荡培养6-8 h直至达到指数生长期，用培养液调整细菌菌落密度为1.0×10⁸ CFU/mL。设定对比例6的医用明胶海绵为对照组，其余为样品实验组（实施例1~4和对比例1~5的产品，分别记作1#~4#和5#~9#）。将测试样本裁剪成直径2 mm、厚度2 mm的圆片，置于20 mL的上述细菌悬液中，37℃培养5 h。使用无菌磷酸盐缓冲溶液（PBS）泡洗，然后将样本置于超声仪中超声3 min，使样本表面贴附的细菌完全脱落下来，适当稀释，采用细菌平板菌落计数方法计算细菌数量，结果如图1所示。

表1 止血实验和体外释放试验结果

注：与阳性对照比较，*表示p<0.05，**表示 p <0.01；与1#比较，۴表示p<0.05，۴۴表示p <0.01。

由表1的止血实验结果以及图1的体外抗感染效果可知，本发明的实施例1~4制得的止血气凝胶的止血时间显著少于对比例1~3以及对比例5和对比例6，实施例1~4的体外抗感染效果明显优于对比例1~3以及对比例5和对比例6，实施例1~4能够快速止血，具有良好的抗感染效果；对比例1~3的止血时间与抗感染效果与对比例6相差较小，对比例1~3的止血时间与抗感染效果稍优于对比例6。

对比例1采用脱乙酰度为85%的壳聚糖酸盐，由表1和图1可知，采用脱乙酰度小于90%的壳聚糖酸盐，将减弱制得的止血气凝胶的止血效果和抗感染效果。对比例2的壳聚糖酸盐采用柠檬酸盐，柠檬酸盐不利于血液凝固，使用柠檬酸盐将会减弱制得的止血气凝胶的止血效果；由图1可知，使用柠檬酸盐还会降低止血气凝胶的抗感染能力。对比例3采用琼脂替代结冷胶，制得的止血气凝胶的止血效果和抗感染效果明显不如采用结冷胶制得的止血气凝胶。

另外，对比例4虽然具有较好的止血效果，止血时间为53.0±25s，也具有较好的抗感染效果，但是，由于对比例4采用冷冻干燥，无法去除未接枝的8-O-乙酰山栀苷甲酯，在体外释放试验中测得释放率为32.72%，未接枝的8-O-乙酰山栀苷甲酯可能会进入血液引起血栓风险。而实施例1~4采用超临界干燥，能够完全去除未接枝的8-O-乙酰山栀苷甲酯，避免了8-O-乙酰山栀苷甲酯暴释进入血液引起血栓的风险。

对比例5采用壳聚糖盐酸盐和8-O-乙酰山栀苷甲酯的物理混合物替代8-O乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖，制得的止血气凝胶的止血效果和抗感染效果显著降低，这是因为采用CO₂超临界干燥完全去除了物理混合的8-O-乙酰山栀苷甲酯，从而不能与壳聚糖/结冷胶体系产生止血和抗感染的协同效应。

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

1.一种抗感染、安全高效的止血气凝胶，其特征在于，由8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖、海藻酸钠、结冷胶和水制得水凝胶后经超临界干燥制备得到；

所述壳聚糖酸盐的分子量为50~100 kDa，脱乙酰度为90%~100%；

所述壳聚糖酸盐为盐酸盐、乙酸盐或乳酸盐中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的止血气凝胶，其特征在于，所述超临界干燥为CO₂超临界干燥。

3.权利要求1~2任一项所述的止血气凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S3. 将水凝胶进行超临界干燥，制备得到止血气凝胶。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，S2.的混合热溶液中结冷胶的加入量为0.8‰~1.2‰（W/V）。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，S2.的混合热溶液中海藻酸钠的加入量为3%~5%（W/V）。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖的加入量以壳聚糖酸盐的质量计算，所述8-O-乙酰山栀苷甲酯接枝的壳聚糖的加入量为2%~3%（W/V）。