CN109498833B - 一种医用可吸收多聚糖复合材料及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医用可吸收多聚糖复合材料及其用途。本发明采用一种吸水性差的淀粉为多聚糖复合材料中的一种材料，另外加入一种吸水性好的多聚糖材料，不进行交联反应(直接混合，或者加水混合均匀后冷冻干燥)得到复合多聚糖材料。该材料具有吸水倍率高、吸水速度快、凝胶强度更高和良好的生物相容性等优势，可以直接作用于有血创面，包括对体表、体内及体腔内的组织器官进行止血，其止血迅速快，能够为人体吸收，并且具有粘性封堵作用。该材料还可以进一步用作术后防粘连材料、促进组织愈合材料、外科密封剂、伤口免缝组织胶、组织填充材料、组织清创材料。

Description

一种医用可吸收多聚糖复合材料及其用途

技术领域

本发明属于医用材料领域，具体涉及一种医用可吸收多聚糖复合材料及其用途。

背景技术

手术创面出血与渗血是手术中经常遇到的难题，手术失血可引起大量并发症，甚至危及生命。近年来，医用可吸收材料引起了各国医学界和产业界的高度重视，临床上使用的可吸收材料有以下几种：

1、壳聚糖类材料

包括壳聚糖止血粉、壳聚糖止血海绵、壳聚糖止血辅料等。医用壳聚糖多以海洋生物虾壳、蟹壳经脱钙、脱蛋白、脱乙酰、羧甲基改性等工艺制成。壳聚糖类止血产品吸水性低，其带有正电荷，不依赖于正常的凝血因子而独立发挥作用，与带负电荷的红细胞交叉结合，形成坚韧的血凝块，凝血过程是物理作用。由于壳聚糖类产品来源于海洋生物具有一定的免疫原性，临床中有发生结膜充血的不良事件，目前临床中仅用于体表、外伤、穿刺止血。

2、可吸收胶原蛋白材料

可吸收胶原蛋白材料包括明胶海绵、胶原蛋白海绵、胶原蛋白颗粒等。胶原蛋白具有亲水性和多孔状结构，能够吸收血液中的水分而浓缩血液，启动凝血机制实现止血。胶原蛋白多提取自牛、猪的肌腱，含有异种蛋白，易引发过敏反应，另外动物源性来源的产品因动物的产地、饲养条件、防疫等因素产品的均匀性差，止血效果不稳定。

3、氧化纤维素类材料

氧化纤维素类材料包括氧化纤维素、再生氧化纤维素纱布和粉。由于人体不具有纤维素酶不能够降解吸收天然纤维素，因此将纤维素氧化改性，将羟基变为羧基。氧化纤维素类材料的作用机制说法不一，其一由于表面粗糙，能促进血小板破裂，产生大量血小板凝血因子，导致纤维蛋白原变成纤维蛋白，形成血栓，堵塞破损血管而止血；其二氧化再生纤维素局部止血作用则由纤维素中的羟基与血浆中Ca²⁺形成交联键进而成为凝胶状血块，堵塞破损血管而止血；其三认为氧化再生纤维素并不参与正常生理性凝血机制，但当其与血液接触时纤维素即转变为红棕色或黑色的明胶块物，促进血凝块形成。但是，氧化纤维素类降解吸收较慢一般3～6周，降解产物为酸性，可引发周围组织和器官的局部炎症。

4、淀粉类材料

淀粉类材料的代表是2002年，美国Medafor公司开发的Arista止血粉(美国专利US6060461)，主要成分为多微孔多聚糖(Microporous Polysaccharide Hemoshphere，MPH)，是从植物淀粉中提取的粉状颗粒，不含有任何动物源或人源性的成分，不具有免疫原性风险。其能够从血液中吸收水分，通过浓缩血液中的固形成分(如血小板、红细胞、凝血酶和纤维蛋白原等)到微粒表面，形成凝胶状基质而加速自然止血。凝胶中浓缩的凝血因子和血小板增强了正常的凝血反应，增加了止血塞的稳定性。Arista止血粉为植物淀粉源产品，可以被人体内的淀粉酶分解代谢，动物试验表明该产品可在术后7-14天即可完全降解。

中国专利CN200910016401.5一种医用复合微孔多聚糖及其用途，公开了一种羧甲基壳聚糖和淀粉的共混乳化交联微球，对Arista止血粉进行了改进，形成的粉状止血颗粒相较于明胶海绵具有更好的止血效果，上市产品的商品名为

中国专利CN201110316690.8一种马铃薯淀粉-透明质酸复合止血粉及其制备方法，公开了一种马铃薯淀粉经醋酸酐/已二酸-琥珀酸酐改性交联后，交联的马铃薯淀粉颗粒配制为淀粉悬浊液，加入适量透明质酸钠溶解，调节pH值、干燥、制粉和过筛获得止血粉成品。未见其转化的上市产品。

中国专利申请CN201510142963.X一种复合淀粉止血粉及其制备方法，公开了以马铃薯淀粉和变性淀粉为原料，将马铃薯淀粉、变性淀粉分别经乳化交联处理之后；再各自过150目药筛，最后采用干粉共混法以一定的比例将两者混合，即得制得复合淀粉止血粉。未见其转化的上市产品。

Arista止血粉和

止血粉为已上市产品，其余均未见其有产品上市。该类产品使用的工艺均为乳化交联，淀粉及变性淀粉交联后形成多孔性材料，可吸收血液中的水分，加速止血过程，但是该类产品有三个共同的缺点：(1)交联后形成的多孔材料为网状结构，限制了其吸收水分的性能，吸水倍数较低；(2)因其为网状颗粒，吸收水分后或止血后形成的凝胶强度或粘度太小，无法对出血点形成有效封堵，在实际止血应用中易造成二次出血；(3)交联后形成的多孔材料，密度小而轻，喷洒到出血创面上会漂浮在出血点血液表面，不易到达出血点形成有效止血。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种医用可吸收多聚糖复合材料及其用途。本发明采用一种吸水性差的淀粉为多聚糖复合材料中的一种材料，另外加入一种吸水性好的多聚糖材料，不进行交联反应(直接混合，或者加水混合均匀后冷冻干燥)得到复合多聚糖材料。该材料具有吸水倍率高、吸水速度快、凝胶强度更高和良好的生物相容性等优势，可以直接作用于有血创面，包括对体表、体内及体腔内的组织器官进行止血，其止血迅速快，能够为人体吸收，并且具有粘性封堵作用。该材料还可以进一步用作术后防粘连材料、促进组织愈合材料、外科密封剂、伤口免缝组织胶、组织填充材料、组织清创材料。

本发明的技术方案是：一种医用可吸收多聚糖复合材料，其特征是，它是由淀粉和另一种可吸收的多聚糖，直接混合后制成，或是加水混合均匀，冷冻干燥后制成。其吸水率为20～200倍；吸水20倍后，37℃时的粘度为200～20000mPa·s。

其中，淀粉所占重量比为10％～85％。根据对止血材料理化性质的要求，选择不同的比例，优选重量比为30％～70％，更优选为40％～70％。淀粉优选马铃薯淀粉。

其中，另一种可吸收的多聚糖为改性淀粉、改性纤维素、氨基多糖。所述的改性淀粉包括：羧甲基淀粉、羟乙基淀粉、预胶化淀粉、羟丙基淀粉、磷酸化淀粉、醋酸化淀粉等亲水性改性淀粉。所述的改性纤维素包括：氧化纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙甲纤维素等亲水性改性纤维。所述的氨基多糖包括：壳聚糖、羧甲基壳聚糖、透明质酸钠、硫酸软骨素等。

所述的多聚糖复合材料性状为粉状或海绵状。所述的粉状可吸收材料的粒径为1～800μm，且20～400μm的颗粒占总颗粒重量的百分数不低于85％。

本发明的多聚糖复合材料的实际止血应用形式可以有多种，可以直接将粉状或海绵状复合多聚糖材料喷洒到出血创面，或将粉状或海绵状多聚糖复合材料制成气雾剂、膜剂、敷料等剂型，作用于出血创面。

本发明的多聚糖复合材料具有可吸收性，具体表现为，多聚糖复合材料接触出血创面，吸收部分血液形成止血塞，封堵出血点止血，血液、创面，组织中的淀粉酶、糖化酶、溶菌酶等降解酶类可作用于本材料，使其降解成为小分子糖类，为机体吸收。

本发明的多聚糖复合材料具有良好的生物相容性，具体表现为，多聚糖复合材料按照《GB/T 16886医疗器械生物学评价》要求进行生物相容性试验，该多聚糖复合材料无细胞毒性、无致热原性、无溶血性、无致敏性、无遗传毒性、无皮内反应、无急性毒性、无亚急性毒性、植入后局部组织反应良好。

上述多聚糖复合材料在制备包括止血材料、术后防粘连材料、促进组织愈合材料、外科密封剂、伤口免缝组织胶、组织填充材料、组织清创材料中的一种或一种以上的组合中的用途。优选制作止血材料。

现有的止血材料一般采用乳化交联工艺形成多孔性材料，可吸收血液中的水分，加速止血过程，但是申请人在实际应用中发现，乳化交联后形成网状结构虽然提高了材料的吸水速度，但是却降低了材料的吸水倍数。本发明借鉴建筑行业的混凝土配方原理，选择两种多聚糖进行复合，首先选用一种吸水性好的多聚糖材料来确保材料的良好吸水性能，然后以吸水性差的淀粉为复合多聚糖中的另外一种材料来调节第一种材料的性能，通过两种不同性质的多聚糖材料之间的协同增效作用，使材料具有以下优势：

1、吸水率高、吸水速度快。吸水性好的多聚糖材料饱和吸水倍数较高，远高于交联多孔材料。由于吸水性好的多聚糖材料易在其表面形成水化层，阻止水分向其内部渗透，因此限制了其应用，本发明再加入吸水性差的淀粉后，两种材料混合均匀，吸水性差的淀粉可作为水的桥梁，能够使水分向混合物的内部快速渗透，加快了本发明多聚糖复合材料的吸水速率；

2、凝胶强度好。吸水性好的多聚糖材料具有较强的凝胶性，加入吸水性差的淀粉，形成凝胶强度更好，更有利于止血和止血后的出血点封堵。其思路借鉴于建筑行业的混凝土配方，混凝土配方中水泥具有粘结作用，但是仅有水泥，混凝土的强度差，加入沙子和石子等非吸水性材料，混凝土的强度和粘合性更好。

3、更易到达出血点，吸水性好的多聚糖材料与吸水性差的淀粉，均未进行交联反应，密度比多孔材料大，因此更易到达出血点，形成止血。

本发明的有益效果是：相比现有的止血材料，本发明的多聚糖复合材料具有吸水率高、吸水速度快、凝胶强度高的优势，并具有良好的生物相容性和降解性能，止血速度快，除可用于止血材料，还可用于术后防粘连材料、促进组织愈合材料、外科密封剂、伤口免缝组织胶、组织填充材料、组织清创材料中的一种或一种以上的组合。本发明的材料是由淀粉和另一种可吸收多聚糖直接混合，或者加水混合均匀后冷冻干燥制成，相比现有的止血材料的交联工艺，其更利于工业化生产，节约了成本。因此，在医用材料领域具有良好的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施方式来对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不以此限制本发明。

实施例1

一种多聚糖复合材料，包括马铃薯淀粉和羧甲基淀粉，羧甲基淀粉是由原淀粉(马铃薯淀粉)经醚化变性制成，将马铃薯淀粉和羧甲基淀粉混合均匀，其中马铃薯淀粉所占重量比为30％，其余为羧甲基淀粉，将混合物进行分级筛分，制备而成复合多聚糖止血材料。该材料的粒径为1～800μm，且20～400μm的颗粒占总颗粒重量的百分数不低于85％，进一步优选粒径在30～200μm。

实施例2

一种多聚糖复合材料，包括马铃薯淀粉和羧甲基淀粉，羧甲基淀粉由原淀粉(马铃薯淀粉)经醚化变性制成，将马铃薯淀粉和羧甲基淀粉混合均匀，其中马铃薯淀粉所占重量比为50％，其余为羧甲基淀粉，将混合物进行分级筛分，制备而成复合多聚糖止血材料。该材料的粒径为1～800μm，且20～400μm的颗粒占总颗粒重量的百分数不低于85％，进一步优选粒径在30～200μm。

实施例3

一种多聚糖复合材料，包括马铃薯淀粉和羧甲基纤维素，羧甲基纤维素由纤维素经醚化变性制成，将马铃薯淀粉和羧甲基纤维素混合均匀，其中马铃薯淀粉所占重量比为40％，其余为羧甲基纤维素，将混合物进行分级筛分，制备而成复合多聚糖止血材料。该材料的粒径为1～800μm，且20～400μm的颗粒占总颗粒重量的百分数不低于85％，进一步优选粒径在30～200μm。

实施例4

一种多聚糖复合材料，包括马铃薯淀粉和羧甲基壳聚糖，羧甲基壳聚糖由壳聚糖经醚化改性制成，其中马铃薯淀粉所占重量比为60％，其余为羧甲基壳聚糖；将马铃薯淀粉和羧甲基壳聚糖混合物加入水中，混合均匀，除气泡，并进行冷冻干燥，干燥物粉碎后，进行分级筛分，制备而成复合多聚糖止血材料。该材料的粒径为1～800μm，且20～400μm的颗粒占总颗粒重量的百分数不低于85％，进一步优选粒径在30～200μm。

实施例5

一种多聚糖复合材料，包括马铃薯淀粉和透明质酸钠，透明质酸钠是由提取或发酵制成，其中马铃薯淀粉所占重量比为70％，其余为透明质酸钠，将马铃薯淀粉和透明质酸钠混合物加入水中，混合均匀，除气泡，并进行冷冻干燥，干燥物粉碎后，进行分级筛分，制备而成复合多聚糖止血材料。该材料的粒径为1～800μm，且20～400μm的颗粒占总颗粒重量的百分数不低于85％，进一步优选粒径在30～200μm。

对比例1：按照CN201110316690.8实施例1制备了马铃薯淀粉-透明质酸复合止血粉成品。

取40g的高纯度马铃薯淀粉颗粒加入去离子水中，在低于25℃的条件下匀速搅拌，配制40％的淀粉悬浮液，以2％的氢氧化钠调节悬浮液的pH值至9.0，活化处理1小时；匀速搅拌条件下缓慢在其中加入20ml的按20：1比率配制的醋酸酐/已二酸混合液，同时缓慢加入2％的氢氧化钠，保证反应体系的pH值维持于9.0，整个过程水浴控制温度不高于39℃；待醋酸酐/已二酸混合液加完后，继续以氢氧化钠维持pH值于9.0，保持1小时；在体系中缓慢加入琥珀酸酐，至体系pH值不再发生变化为止，此过程控制在2小时左右完成。以2％的氢氧化钠中和反应体系中的过量酸，再以大量去离子水多次清洗，过滤。

将滤得的马铃薯淀粉颗粒以去离子水配制为20％的悬浮液。持续搅拌的条件下加入已纯化透明质酸钠0.4g(体系总干重的约1％)，继续搅拌至加入的透明质酸钠完全溶解。以1mol/L盐酸调节反应体系pH值至4.0，继续匀速搅拌6小时，再以2％的氢氧化钠调节pH值至7.0后置于喷雾干燥机中进行喷雾干燥获得粉体。将所有粉体以180um孔径标准筛进行筛分，取过筛的部分，置121℃干热下24小时后于无菌条件下包装，制得马铃薯淀粉-透明质酸复合止血粉成品。

对比例2：按照CN201510142963.X实施例1制备了马铃薯淀粉和羧甲基淀粉复合止血粉成品。

称取一定量的马铃薯淀粉和羧甲基淀粉，分别加入蒸馏水充分搅拌均匀；然后分别用氢氧化钠溶液调节pH至9-10；再将马铃薯淀粉溶液和羧甲基淀粉溶液分别加入预先制备的两份乳化剂与植物油混合液中，分别制得浓度为7.0±0.5％的马铃薯淀粉乳液，以及浓度为5.5±0.5％的羧甲基淀粉乳液；将马铃薯淀粉乳液在60±5℃条件下分散2h，制得马铃薯淀粉乳化分散液；将羧甲基淀粉乳液在45℃条件下分散2h，制得羧甲基淀粉乳化分散液；然后分别向上述两种淀粉乳化分散液中加入三偏磷酸钠溶液，并搅拌反应12h，反应结束后，用乙酸乙酯抽提，再用蒸馏水洗涤，并进行冷冻干燥；其中，马铃薯淀粉与三偏磷酸钠的质量比为0.1:1；羧甲基淀粉与三偏磷酸钠的质量比为0.05:1；马铃薯淀粉和羧甲基淀粉以1:99的重量比混合，即得复合淀粉止血粉；最后，将复合淀粉止血粉溶于蒸馏水中，制成浆液，再对其进行微波处理；其中，微波处理功率为700W，微波处理时间为8min，微波处理温度为80℃；将经过微波处理的浆液进行冷却抽滤，无水乙醇洗涤，干燥得到微波处理后的复合淀粉止血粉。

以下结合实验数据来进一步说明其效果：

1.吸水率

本发明的吸水率采用饱和吸水法进行测定，具体操作步骤为：称取约0.1样品(W0)，加入30ml纯化水，待止血粉溶胀5分钟左右至吸水饱和后，用400目筛网(W1)过滤，待无滤液后，称量筛网和吸水饱和止血粉总重(W2)。

吸水率＝(W2-W1-W0)/W0。

表1.吸水率比较表

吸水率测定结果(表1)表明，本发明的各实施例样品的饱和吸水率均明显优于对比例1-2以及上市产品Arista和

2.粘度性能

本发明的粘度性能的测试方法采用粘度计(上海精科NDJ-9SN)，4号转子，转速60rpm，取5g样品加100g水，在温度37℃测定。

表2.粘度比较表

粘度测定结果(表2)表明，本发明的各实施例样品吸水后形成凝胶的粘度均明显优于对比例1-2以及上市产品Arista和

3.吸水速度

本发明的吸水速度采用毛细管法测定装置测得，在酸式滴定管内注水，将酸式滴定管0刻度液面与砂芯漏斗滤板下端平齐，以直径50mm的滤纸称量后覆于砂芯漏斗滤板上，使其完全接触。打开活塞，至滤纸完全吸水。再补充水使酸式滴定管至0刻度，称取0.1g样品，洒在滤纸上均匀铺开，开始计时，观察记录30s和60s液面下降刻度。

吸水速度(ml/min·g)＝液面下降刻度/(时间×样品质量)

表3.吸水速度比较表

吸水速度测定结果(表3)表明，本发明的各实施例样品30s和60s的吸水速度均明显优于对比例1-2以及上市产品Arista和

虽然纯的羧甲基淀粉具有很高的吸水倍数和粘度，但是因其易于形成水化层，吸水速度明显低于含有淀粉的复合多聚糖止血材料。

本发明的止血材料和上市的Arista和

其止血原理均为从血液中吸收水分，通过浓缩血液中的固形成分(如血小板、红细胞、凝血酶和纤维蛋白原等)到微粒表面，形成凝胶状基质而加速自然止血，凝胶中浓缩的凝血因子和血小板增强了正常的凝血反应，增加了止血塞的稳定性。凝胶在出血处形成一个物理屏障阻止进一步止血，此过程不受患者的凝血状态的影响。综合考虑，在保证吸水率和凝胶粘度的条件下，吸水速度越快，将更加有利于减少实际的止血时间，因此，优选实施例2和实施例5，进行进一步的生物学评价和动物试验。

4.生物相容性评价

将实施例2样品和实施例5样品按照GB/T6886医疗器械生物学评价的要求进行了细胞毒性、皮内反应、迟发性超敏反应、致热原性、急性全身毒性、亚慢性全身毒性、遗传毒性(Ames试验、小鼠淋巴瘤试验、染色体畸变试验)、溶血试验。细胞毒性试验结果：细胞增殖大于80％，细胞毒性小于1级；皮内反应小于1级；无迟发性超敏反应；无致热原性；无急性全身毒性；无亚慢性全身毒性；无遗传毒性、溶血率小于5％。结果表明，实施例2样品和实施例5样品生物相容性良好。

5.植入局部反应和降解性能

将实施例2样品和实施例5样品按照GB/T16886.6中规定的方法进行肌肉植入，观察组织反应和降解情况。将两个试验样品分别植入到新西兰白兔背部两侧的肌肉组织内，于植入第2天、7天、14天、28天分别处死动物，肉眼观察植入部位并切取包括植入样品及周围足够多的未受影响的肌肉组织，进行HE染色，于光镜下观察材料周围炎性反应、囊腔及囊壁形成并对其进行评价。

结果表明，两个试验样品植入部位组织结构未见异常，组织病理学检查一周内样品有轻微刺激，一周后均无刺激反应。肌肉植入2天，肉眼有少量样品碎片；肌肉植入1周，肉眼和镜下均未观察到样品及样品碎片。

6.大鼠肝脏创面止血试验

取健康SD大鼠70只，按性别、体重随机分为7组，每组10只。将动物腹腔注射1％戊巴比妥钠约40mg/kg麻醉大鼠，仰卧固定于手术台上，逐层开腹，游离并暴露肝脏左叶，用组织剪在肝脏左叶中间位置剪下大小一致的一块肝组织，造成敞开型伤口，自由出血5 s后，擦去喷出的血液，模型组的创面擦去血液后，将纱布覆盖在创面处止血；其余3组在创面处喷洒纯的羧甲基淀粉、实施例2样品、实施例5样品、实施例6样品、实施例7样品、

样品，然后用10g砝码压30s，取下观察20s。如果创面仍在出血再按上述步骤操作，如此循环直到止血记为止血成功，手术中，记录每只大鼠的止血时间。

表4.在大鼠肝脏创面止血试验结果

试验结果(表4)表明，羧甲基淀粉、实施例2样品、实施例5样品、对比例1样品、对比例2样品、

样品均能明显缩短大鼠肝脏出血创面的止血时间(P<0.01)，而且实施例2样品、实施例5样品相比羧甲基淀粉、对比例1样品、对比例2样品、

上市样品平均止血时间减少约30％以上。

实施例2样品、实施例5样品组肝脏的病理学改变与模型组相似，与手术损伤相关。其他主要器官包括心、脾、肺、肾、脑，均未出现异常病理变化。术后28天，随着肝脏创面的愈合，肝脏恢复正常，各组大鼠血常规、血清生化学指标均无异常。

Claims (8)

1.一种医用可吸收多聚糖复合材料，其特征是，它是由淀粉和另一种可吸收的多聚糖，直接混合后制成，或是加水混合均匀，冷冻干燥后制成，其中淀粉所占重量比为30%～70%；另一种可吸收的多聚糖为改性淀粉、改性纤维素或者氨基多糖。

2.如权利要求1所述的一种医用可吸收多聚糖复合材料，其特征是，其吸水率为20～200倍；吸水20倍后，37℃时的粘度为200～20000mPa•s。

3.如权利要求1所述的一种医用可吸收多聚糖复合材料，其特征是，所述的改性淀粉为羧甲基淀粉、羟乙基淀粉、预胶化淀粉、羟丙基淀粉、磷酸化淀粉和醋酸化淀粉中的至少一种。

4.如权利要求1所述的一种医用可吸收多聚糖复合材料，其特征是，所述的改性纤维素为氧化纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙甲纤维素中的至少一种。

5.如权利要求1所述的一种医用可吸收多聚糖复合材料，其特征是，所述的氨基多糖为壳聚糖、羧甲基壳聚糖、透明质酸钠和硫酸软骨素中的至少一种。

6.如权利要求1所述的一种医用可吸收多聚糖复合材料，其特征是，所述的多聚糖复合材料性状为粉状或海绵状。

7.如权利要求6所述的一种医用可吸收多聚糖复合材料，其特征是，所述多聚糖复合材料性状为粉状时，粒径为1～800μm，且20～400μm的颗粒占总颗粒重量的百分数不低于85%。

8.权利要求1-7中任意一项所述的多聚糖复合材料在制备止血材料、术后防粘连材料、促进组织愈合材料、外科密封剂、伤口免缝组织胶、组织填充材料、组织清创材料中的一种或两种以上的组合中的用途。