CN108478849B - 一种可吸收可黏附止血海绵及其制备方法 - Google Patents

一种可吸收可黏附止血海绵及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可吸收可黏附止血海绵及其制备方法。所述止血海绵采用可生物降解吸收的明胶制得，所述止血海绵具有微观多孔结构，止血海绵通过浸润于EDC‑NHS溶液中使其至少一个面上修饰有琥珀酰亚胺基。本发明的可吸收可黏附止血海绵与创面之间具有良好的黏附能力，可以牢固的贴附在组织表面，有效预防在止血过程中止血海绵发生脱落或移动，可实现对创面的有效止血及防止二次出血，并且所述止血海绵具有较低的体积溶胀率和很高的质量溶胀率，具有显著的止血效果且不会对组织和神经造成压迫。另外，所述可吸收可黏附止血海绵的制备方法简单，具有很好的实用性和可推广性。

Description

一种可吸收可黏附止血海绵及其制备方法
技术领域
本发明涉及止血材料技术领域，更具体地涉及一种可吸收可黏附止血海绵及其制备方法。
背景技术
明胶海绵是临床中常用的创面止血材料，其使用方法为将组织表面的渗血拭净后，用干燥的明胶海绵贴附于创面上，再用干纱布加以压迫，即可止血。由于明胶海绵具有较大比表面积，吸水量可达自身体积的30倍以上，将整个海绵贴附于创伤表面，可以吸入比本身重量大30多倍重量的血液，并可像一个铸模似的使血液在其内凝固。明胶海绵材料可在4～6周内被机体吸收，因此可以留置体腔内或创腔内。且明胶与组织接触不会产生过分的瘢痕组织及不良的纤维化反应，是较好的止血材料。但明胶海绵压迫于组织止血过程中，与创面之间的结合力是非常弱的，主要依靠外加纱布进行按压，或依靠明胶海绵自身吸血溶胀后的重力作用贴附在创面上，当机体活动时，止血材料极可能发生脱落或偏移创面位置，导致止血失效。
因此设计开发一种具有黏附能力的可吸收止血材料，具有重要的实用意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种可吸收可黏附止血海绵及其制备方法。本发明的止血海绵通过浸润于EDC-NHS溶液中使其至少一个面上具有琥珀酰亚胺基，与创面之间具有良好的黏附能力，可以牢固的贴附在组织表面，有效防止二次出血，并且具有合适的力学强度，对组织无刺激作用，安全性好，止血效果显著，可生物降解吸收。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种可吸收可黏附止血海绵，所述止血海绵由明胶材料制得，具有微观多孔结构；所述止血海绵通过浸润于EDC-NHS溶液中使其至少一个面上修饰有琥珀酰亚胺基。
用所述止血海绵的具有琥珀酰亚胺基的面贴附在1cm×1cm的创面上，所述止血海绵与创面之间的黏附力不低于2N。
临床上对于创面的止血封闭是手术过程中的一个重要步骤，因此有效的止血方式以及对避免二次出血对于手术的成功及病人术后康复具有重要作用。本发明的可吸收可黏附止血海绵采用可生物降解吸收的明胶制得，具有显著的止血效果，并且止血海绵的至少一个面上修饰有琥珀酰亚胺基，由于琥珀酰亚胺基是亲电基团，而人体组织表面具有非常丰富的亲核基团（例如氨基），因此当所述止血海绵中具有琥珀酰亚胺基的表面与组织表面接触时，会因亲电亲核反应而构建稳定的酰胺键结构，可以和创面形成良好的黏附力和结合力，使止血海绵很好地黏附在组织表面。另外，本发明的止血海绵经过交联处理，具有合适的力学强度，且交联剂的残留量非常低，对组织无刺激作用，安全性好。
优选地，所述EDC-NHS溶液中，EDC的质量为明胶材料质量的1%~20%，EDC与NHS的质量之比为0.2:1~2:1，进一步优选为0.8:1。
所述可吸收可黏附止血海绵，吸水饱和时体积溶胀率≤10%，质量溶胀率≥1000%，优选体积溶胀率为5%~10%，质量溶胀率为1500%~ 3500%。
本发明的可吸收可黏附止血海绵，在达到吸水饱和状态下，体积溶胀率不超过10%，体积溶胀率非常低，不会对创面组织尤其是神经造成压迫。同时质量溶胀率（饱和吸水率）达到1000%以上，在出血创面能迅速吸收血液中的水分，从而提高血液中红细胞、凝血因子等的浓度，加速内源性凝血机制，提高止血效果。
本发明还提供了所述可吸收可黏附止血海绵的制备方法，包括以下步骤：
S1. 制备明胶溶液；
S2. 对所述明胶溶液在通入N2的条件下进行机械搅拌，并在搅拌过程中加入交联剂；
S3. 将步骤S2得到的明胶溶液置于冰浴中继续搅拌，直至明胶溶液温度稳定后，停止搅拌，得到凝胶状的明胶体系；
S4. 用水溶性碳二亚胺及N-羟基硫代琥珀酰亚胺制备EDC-NHS溶液；
S5. 将所述明胶体系浸润于所述EDC-NHS溶液中；
S6. 将步骤S5中浸润后的明胶体系进行低温冷冻，待完全冷冻后，进行冷冻干燥，得到可吸收可黏附止血海绵。
优选地，步骤S1中所述明胶溶液为明胶水溶液，所述明胶溶液的质量浓度为5%~50%。
优选地，步骤S2中，通入N2时N2的流量控制在0.1cm3/s ~10cm3/s，所述机械搅拌的速度为100 r/min ~5000r/min，这样可以使制得的止血海绵具有合适的孔隙率和表面开孔率，从而有助于控制止血海绵吸水时的体积溶胀率和质量溶胀率。其中表面开孔率是针对止血海绵表面上形成的孔洞结构，由于创面通常并不是一个完全平坦的表面，而是表面上具有许多微小的凹凸结构，止血海绵上合适的表面开孔率可以和创面之间形成更好的贴合，也可以进一步提高止血海绵的吸水量和吸水速度。
优选地，步骤S2中，所述交联剂为戊二醛、京尼平或TG酶溶液，所述交联剂的浓度为0.5%~5%，交联剂的用量为明胶质量的0.1%~10%。
进一步优选地，所述交联剂是在搅拌的同时逐滴加入的，进一步优选地，所述交联剂的滴加速度为0.2mL/s ~0.5mL/s。
优选地，步骤S3中，所述冰浴是指冰水混合浴，冰浴的时间为10min~60min。冰浴可以使明胶溶液变成凝胶状，从而有助于保持已形成的多孔结构。
优选地，步骤S4中，所述EDC-NHS溶液中EDC的质量浓度为1%~20%；EDC的质量为明胶材料质量的1%~20%，EDC与NHS的质量之比为0.2:1~2:1。
更优选EDC-NHS溶液中EDC的质量浓度为5%。所述EDC可以对明胶中的羧基进行活化，很好地促进琥珀酰亚胺基修饰到明胶体系上。
优选地，步骤S5中，所述EDC-NHS溶液浸至所述明胶体系高度的5%~50%处，浸润时间为5min~20min。这样可以形成单面具有黏附能力的止血海绵，同时保证了琥珀酰亚胺基在止血海绵表面上的含量和分布均匀性，使得止血海绵表面的凹陷结构及内部孔隙的表面也充分地修饰琥珀酰亚胺基，从而使得止血海绵具有更好的黏附能力。
优选地，步骤S6中进行低温冷冻的温度为-80℃~-20℃，进行冷冻干燥的温度为-20℃~10℃。低温冷冻将已形成的明胶体系的结构进行固定，然后通过冷冻干燥将水分快速汽化，得到干燥的止血海绵。
优选地，所述制备方法还包括对得到的止血海绵进行边缘修整，和/或裁剪，和/或辐照灭菌，即可得到可应用于创面上的止血产品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种可吸收可黏附止血海绵及其制备方法，所述止血海绵采用可生物降解吸收的明胶制得，所述止血海绵具有微观多孔结构，止血海绵通过浸润于EDC-NHS溶液中使其至少一个面上修饰有琥珀酰亚胺基。本发明的可吸收可黏附止血海绵与创面之间具有良好的黏附能力，可以牢固的贴附在组织表面，有效预防在止血过程中止血海绵发生脱落或移动，可实现对创面的有效止血及防止二次出血，并且所述止血海绵具有较低的体积溶胀率和很高的质量溶胀率，具有显著的止血效果且不会对组织和神经造成压迫。另外，所述可吸收可黏附止血海绵的制备方法简单，具有很好的实用性和可推广性。
附图说明
图1为不同孔隙率的可吸收可黏附止血海绵的图片。
图2为本发明的可吸收可黏附止血海绵与组织形成黏附力的机理示意图；其中，A为本发明的可吸收可黏附止血海绵，B为组织表面。
图3为本发明的可吸收可黏附止血海绵用于大鼠肝脏止血后的效果图。
图4为本发明的可吸收可黏附止血海绵用于大鼠肝脏止血后的另一效果图。
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，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。
实施例1
一种可吸收可黏附止血海绵，由如下步骤制备得到：
S1. 取已有明胶20g，加入80ml水，置于50℃烘箱中待明胶完全溶解，配置成质量浓度为20%的明胶水溶液，备用；
S2. 将S1中完全溶解的明胶溶液置于大烧杯中，机械搅拌，并通N2打泡，转速为1000r/min，氮气流量控制在0.1cm3/s，并量取0.2gTG酶溶于10ml水中，然后往明胶溶液中滴加TG酶溶液对明胶进行交联，其中TG酶溶液的滴加速度为0.25mL/s；
S3. 将S2中交联后的明胶溶液置于冰浴中持续搅拌30min，体系温度稳定后，停止搅拌，得到凝胶状的明胶体系；
S4. 量取1.000g（5.216mmol）水溶性碳二亚胺（EDC）及1.359g（6.259mmol）的N-羟基硫代琥珀酰亚胺（sulfo-NHS）配置EDC-NHS溶液，EDC-NHS溶液中EDC的质量分数为5%；
S5. 将所述明胶体系浸润于EDC-NHS溶液中，EDC-NHS溶液液面高度为模具中的明胶体系高度的三分之一。浸润十分钟后，倒置置于低温冰箱中冷冻；
S6. 将步骤S5中浸润后的明胶体系进行低温冷冻，待完全冷冻后，进行冷冻干燥，得到可吸收可黏附止血海绵，对获得的止血海绵边缘进行修整，裁剪为临床可使用的规格，辐照备用。
实施例2
一种可吸收可黏附止血海绵，由如下步骤制备得到：
S1. 取已有明胶50g，加入50ml水，置于40℃烘箱中待明胶完全溶解，配置成质量浓度为50%的明胶水溶液，备用；
S2. 将S1中完全溶解的明胶溶液置于大烧杯中，机械搅拌，并通N2打泡，转速为1000r/min，氮气流量控制在1cm3/s，并量取0.05gTG酶溶于10ml水中，然后往明胶溶液中滴加TG酶溶液对明胶进行交联，其中TG酶溶液的滴加速度为0.25ml/s；
S3. 将S2中交联后的明胶溶液置于冰浴中持续搅拌30min，体系温度稳定后，停止搅拌，得到凝胶状的明胶体系；
S4. 量取2.500g（13.040mmol）水溶性碳二亚胺（EDC）及3.398g（15.648mmol）的N-羟基硫代琥珀酰亚胺（sulfo-NHS）配置成EDC-NHS溶液，EDC-NHS溶液中EDC的质量分数为5%；
S5. 将所述明胶体系浸润于EDC-NHS溶液中，EDC-NHS溶液液面高度为模具中的明胶体系高度的二分之一；浸润十分钟后，倒置置于低温冰箱中冷冻；
S6. 将步骤S5中浸润后的明胶溶液体系进行低温冷冻，待完全冷冻后，进行冷冻干燥，得到可吸收可黏附止血海绵，对获得的止血海绵边缘进行修整，裁剪为临床可使用的规格，辐照备用。
实施例3
一种可吸收可黏附止血海绵，由如下步骤制备得到：
S1. 取已有明胶5g，加入95ml水，置于80℃烘箱中待明胶完全溶解，配置成质量浓度为5%的明胶水溶液，备用；
S2. 将S1中完全溶解的明胶溶液置于大烧杯中，机械搅拌，并通N2打泡，转速为1000r/min，氮气流量控制在10cm3/s，并量取0.5gTG酶溶于10ml水中，然后往明胶溶液中滴加TG酶溶液对明胶进行交联，其中TG酶溶液的滴加速度为0.25ml/s；
S3. 将S2中交联后的明胶溶液置于冰浴中持续搅拌30min，体系温度稳定后，停止搅拌，得到凝胶状的明胶体系；
S4. 量取0.250g（1.304mmol）水溶性碳二亚胺（EDC）及0.340g（1.565mmol）的N-羟基硫代琥珀酰亚胺（sulfo-NHS）配置成EDC-NHS溶液，EDC-NHS溶液中EDC的质量分数为5%；
S5. 将所述明胶体系浸润于EDC-NHS溶液中，EDC-NHS溶液液面高度为模具中的明胶体系高度的二分之一；浸润十分钟后，倒置置于低温冰箱中冷冻；
S6. 将步骤S5中浸润后的明胶体系进行低温冷冻，待完全冷冻后，进行冷冻干燥，得到可吸收可黏附止血海绵，对获得的止血海绵边缘进行修整，裁剪为临床可使用的规格，辐照备用。
性能检测
1、表面黏附力测试
（1）实验设计
实验组：实施例1~3制备的可吸收可黏附止血海绵。
对照组：明胶交联固化及干燥方法与实施例相同，但不进行浸润处理。
（2）实验方法
将大鼠背部皮肤切开一个1cm×1cm的创面，然后分别将实验组材料及表面未修饰琥珀酰亚氨基的对照组材料贴附于创面区域，按压10min后，从材料侧面进行剥离，测定拉力值，即为创面表面黏附力强度。
（3）检测结果
分别对实施例1~3制备的可吸收可黏附止血海绵及对照组的止血海绵的表面黏附力进行了测试，测试结果如表1所示。结果显示，实验组具有较强的黏附力强度，显著高于对照组。
如图2所示，明胶体系浸润N-羟基硫代琥珀酰亚胺（NHS）溶液后，制得的止血海绵表面具有非常丰富的亲电基团修饰，而组织表面具有非常丰富的亲核基团的蛋白质，当止血海绵与组织表面接触时，会因亲电亲核反应而构建稳定的酰胺键结构，使止血海绵黏附在组织表面，有效地增强止血海绵的黏附功能。
表1止血海绵的表面黏附力测试结果
Figure 777050DEST_PATH_IMAGE001
2、止血效果测试
用实施例1的止血海绵进行大鼠肝脏止血实验。
实验方法为：
（1）在大鼠肝脏位置制造出血位点；
（2）贴附尺寸适合的明胶止血海绵材料在创口表面；
（3）可观察到明胶止血海绵快速吸取创面血液；
（4）另外观察到明胶止血海绵材料吸取创面血液后未发生明显体积溶胀；
（5）止血5min后镊子移去创面上的明胶止血海绵，可见止血海绵与创面之间有明显黏附力，不易扯开。
图3和图4为实施例1的可吸收可黏附止血海绵用于大鼠肝脏止血后的效果图。从图3可以看出，止血海绵可吸收大量血液，但止血前后体积没有发生明显变化，表明本发明的止血海绵具有较低的体积溶胀率。从图4可以看出，止血海绵应用到创面上进行止血后，止血海绵与创面之间具有明显的黏附行为，说明本发明制备的止血海绵具有良好的黏附效果。

Claims (9)

1.一种可吸收可黏附止血海绵，其特征在于，所述止血海绵由明胶材料制得，具有微观多孔结构，所述止血海绵通过浸润于EDC-NHS溶液中使其至少一个面上修饰有琥珀酰亚胺基；所述EDC-NHS溶液中EDC的质量为明胶材料质量的1%~20%，EDC与NHS的质量之比为0.2:1~2:1。
2.根据权利要求1所述的可吸收可黏附止血海绵，其特征在于，所述止血海绵达到吸水饱和时，体积溶胀率为5%~10%，质量溶胀率为1000%~3500%。
3.一种根据权利要求1所述的可吸收可黏附止血海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 制备明胶溶液；
S2. 将所述明胶溶液在通入N2的条件下进行机械搅拌，并在搅拌过程中加入交联剂；
S3. 将步骤S2得到的明胶溶液置于冰浴中继续搅拌，直至明胶溶液温度稳定后，停止搅拌，得到凝胶状的明胶体系；
S4. 用水溶性碳二亚胺及N-羟基硫代琥珀酰亚胺制备EDC-NHS溶液；
S5. 将所述明胶体系浸润于所述EDC-NHS溶液中；
S6. 将步骤S5中浸润后的明胶体系进行低温冷冻，待完全冷冻后，进行冷冻干燥，得到可吸收可黏附止血海绵。
4.根据权利要求3所述的可吸收可黏附止血海绵的制备方法，其特征在于，步骤S2中，通入N2时N2的流量控制在0.1cm3/s ~10cm3/s，所述机械搅拌的速度为100r/min ~5000r/min。
5.根据权利要求3所述的可吸收可黏附止血海绵的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述交联剂为戊二醛、京尼平或TG酶溶液，交联剂的浓度为0.5%~5%，交联剂的用量为明胶质量的0.1%~10%。
6.根据权利要求3所述的可吸收可黏附止血海绵的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述EDC-NHS溶液中EDC的质量浓度为1%~20%，EDC的质量为明胶材料质量的1%~20%，EDC与NHS的质量之比为0.2:1~2:1。
7.根据权利要求3所述的可吸收可黏附止血海绵的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述EDC-NHS溶液浸至所述明胶体系高度的5%~50%处，浸润时间为5min~30min。
8.根据权利要求3所述的可吸收可黏附止血海绵的制备方法，其特征在于，步骤S6中是先将浸润后的明胶体系进行倒置后，再进行低温冷冻。
9.根据权利要求3~8任一项所述的可吸收可黏附止血海绵的制备方法，其特征在于，步骤S6之后还包括对得到的止血海绵进行边缘修整，和/或裁剪，和/或辐照灭菌。
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