CN110538343A - 一种淀粉基止血微球及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物医用材料领域，具体涉及一种淀粉基止血微球及其制备方法，制备方法为先将玉米淀粉高温酸解和羧甲基化，再加入糊精粉进行混合交联后形成微球。本发明淀粉基止血微球具有优异的吸水性能和快速降解能力，止血效果显著，尤其适用于外科手术操作中出现的创面出血、渗血，克服了传统淀粉类止血材料吸水率低、止血能力不足和生物降解速度慢等缺点，且成本低廉，易于规模化生产。

Description

一种淀粉基止血微球及其制备方法
技术领域
本发明涉及生物医用材料领域，具体涉及一种淀粉基止血微球及其制备方法。
背景技术
外科手术中，无一例外地涉及到出血与止血。手术操作或创伤，特别是大的创面出血、渗血，有时很难控制，不但会导致失血量增大，而且还会增加手术难度，甚至危及生命，而良好的止血类材料是手术安全进行的前提和保障。
目前，市场上常用的止血材料主要有氧化纤维类止血材料、海藻酸盐蛋白胶类止血材料、壳聚糖类止血材料和淀粉类止血材料等。由于廉价的价格、广泛的来源、良好的体内降解性和生物相容性，淀粉类止血材料在生物医用材料领域渐渐受到关注，在价格和生物安全方面相比其他止血类材料更具优势，且止血较快，微米级别的颗粒外观使其具有高比表面积，在与液体接触时，较其它物理性止血材料具有更大的接触面积，在血液中可更快吸取水分，堆积血细胞，间接加速凝血过程。
Arista止血粉作为淀粉类止血材料的杰出代表，已成为国内外临床新型止血材料之一，但其本身仍存在明显的不足，在吸水效果方面，吸水性不强，吸水倍率较低；在生物降解方面，在体内可被淀粉酶降解，但降解时间较长；在止血效果方面，仅局限于皮肤或软组织创面的止血，对于深部实质性脏器的止血效果欠佳；在价格方面，原料表氯醇成本高，且产品主要依赖于进口，使得产品价格居高不下。
因此，当前市场上缺乏一种成本低廉、止血效果显著、吸水能力强、生物降解速度快，且适用于外科手术操作的可降解淀粉类止血材料。
发明内容
本发明旨在提供一种淀粉基止血微球及其制备方法，本发明淀粉基止血微球的表面布满褶皱，比表面积高，具有优异的吸水性能和快速降解能力，止血效果显著，尤其适用于外科手术操作中出现的创面出血、渗血，且成本低廉，易于规模化生产。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种淀粉基止血微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)取玉米淀粉，依次加入乙醇溶液、盐酸溶液，搅拌溶解后，得玉米淀粉溶液，经烘干，得粉末A；
(2)取步骤(1)所述粉末A，加入乙醇水溶液搅拌溶解后，再加入氯乙酸固体和氢氧化钠固体进行反应，反应完成后抽滤，得粉末B；
(3)取步骤(2)所述粉末B和糊精粉，加入氢氧化钠溶液搅拌溶解，得混合液Ⅰ；将液体石蜡和乳化剂混合，得混合液Ⅱ；将混合液Ⅰ和混合液Ⅱ混合，得混合液Ⅲ；
(4)向步骤(3)所述混合液Ⅲ中加入交联剂，搅拌交联后静置分层，取水相用乙醇溶液洗涤，再经抽滤、分装、灭菌，即得。
进一步地，步骤(1)中，所述玉米淀粉和乙醇溶液的质量比为(5：1)～(1：5)；所述盐酸溶液在玉米淀粉溶液中的终含量为1～5％ml/ml。
进一步地，步骤(1)中，所述玉米淀粉和乙醇溶液的质量比为1：1；所述盐酸溶液在玉米淀粉溶液中的终含量为3％ml/ml。
进一步地，步骤(1)中，所述烘干的温度为60～120℃，烘干的时间为10～90min。
进一步地，步骤(1)中，所述烘干的温度为90℃，烘干的时间为30min。
进一步地，步骤(2)中，所述粉末A和乙醇水溶液的质量体积比为1：(40～120)g/ml；所述乙醇水溶液中水和乙醇溶液的体积比为(1：20)～(20：1)；所述粉末A、氯乙酸固体和氢氧化钠固体的质量比为(0.1～2)：(0.1～2)：(0.1～2)。
进一步地，步骤(2)中，所述粉末A和乙醇水溶液的质量体积比为1：100g/ml；所述乙醇水溶液中水和乙醇溶液的体积比为1:9；所述粉末A、氯乙酸固体和氢氧化钠固体的质量比为1：2：2。
进一步地，步骤(2)中，所述反应的温度为30～60℃，反应的时间为1～8h。
进一步地，步骤(2)中，所述反应的温度为45℃，反应的时间为4h。
进一步地，步骤(3)中，所述粉末B和糊精粉的质量比为(5：1)～(1：5)；所述粉末B和氢氧化钠溶液的质量体积比为1：(4～10)g/ml；所述氢氧化钠溶液的浓度为0.1～5mol/L。
进一步地，步骤(3)中，所述粉末B和糊精粉的质量比为2:1；所述粉末B和氢氧化钠溶液的质量体积比为1：4g/ml；所述氢氧化钠溶液的浓度为3mol/L。
进一步地，步骤(3)中，所述液体石蜡和乳化剂的体积比为(50：1)～(1：50)；所述乳化剂为Span60或Span80。
进一步地，步骤(3)中，所述液体石蜡和乳化剂的体积比为40:1。
进一步地，步骤(3)中，所述混合液Ⅰ和混合液Ⅱ混合的体积比为(5：1)～(1：5)；所述交联剂和玉米淀粉的体积质量比为(0.1～0.5)：1ml/g；所述交联剂为环氧氯丙烷溶液或三偏磷酸钠溶液。
进一步地，步骤(3)中，所述混合液Ⅰ和混合液Ⅱ混合的体积比为1:3；所述交联剂和玉米淀粉的体积质量比为0.13：1ml/g；所述交联剂为环氧氯丙烷溶液或三偏磷酸钠溶液。
进一步地，步骤(4)中，所述搅拌的温度为40～80℃，搅拌的速度为200～1000rpm。
进一步地，步骤(4)中，所述搅拌的温度为70℃，搅拌的速度为300rpm。
相应地，本发明还提供了如上述制备方法制备得到的淀粉基止血微球。
玉米淀粉是一种禾谷类淀粉，将玉米淀粉酸解后进行交联，可大大提高吸水率，但吸水倍率不高，止血效果仍不太理想。发明人发现，先将玉米淀粉酸解和羧甲基化，再加入糊精粉进行混合交联后形成的微球，其表面布满褶皱，比表面积变大，吸水速度快，吸水倍率高，吸水性能得到了进一步的提高，且玉米淀粉的酸解温度对止血微球的吸水率有影响，实验证明，玉米淀粉在高温条件下进行酸解可有效提高止血微球的吸水能力，推测是因为玉米淀粉在高温酸解后其分解程度得到了极大的提高，进而提高其在后续交联反应中的交联程度，最终提高其吸水率。同时，发明人还发现，本发明制得的止血微球生物相容性好，其降解能力得到了显著的提升，推测是因为玉米淀粉的支链淀粉含量较高，在α-淀粉酶作用下降解速率较快，且制得的止血微球在干燥时表面布满褶皱，增加了与α-淀粉酶的接触面积，更有利于止血微球的降解。
本发明有益效果：
本发明将高温酸解羧甲基化玉米淀粉和糊精粉进行混合交联形成微球，交联效率高，微球具有优异的吸水性能和快速降解能力，其表面布满褶皱，比表面积高，吸水速度快，吸水倍率高，止血效果显著，且生物相容性好，降解性强，尤其适用于外科手术操作中出现的创面出血、渗血，克服了传统淀粉类止血材料吸水率低、止血能力不足和生物降解速度慢等缺点，且成本低廉，易于规模化生产。
附图说明
图1为淀粉基止血微球干燥时的光学显微镜成像图。
图2为淀粉基止血微球完全吸水后的光学显微镜成像图。
图3为淀粉基止血微球干燥时的扫描电子显微镜成像图。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例。
本发明实施例采用的试剂、仪器均为市售普通产品。
实施例1、一种淀粉基止血微球
本发明实施例1所述淀粉基止血微球由以下步骤制得：
(1)取20g玉米淀粉，依次加入20g乙醇溶液和1.2mL盐酸溶液，搅拌溶解后，得玉米淀粉溶液，在温度为90℃的条件下烘干30min，得粉末A；
(2)取10g步骤(1)制得的粉末A，在45℃的条件下，加入1000mL乙醇水溶液(水：乙醇溶液＝1:9)，搅拌溶解后，再加入20g氯乙酸固体和20g氢氧化钠固体进行反应4h，反应完成后抽滤，得粉末B；
(3)取10g步骤(2)制得的粉末B和5g糊精粉，加入40mL浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液搅拌溶解，得混合液Ⅰ；取120mL液体石蜡和3mL乳化剂Span80混合，得混合液Ⅱ；取混合液Ⅰ和混合液Ⅱ按体积比1:3进行混合，得混合液Ⅲ；
(4)向步骤(3)制得的混合液Ⅲ中加入2mL环氧氯丙烷溶液，在温度为70℃、搅拌速度为300rpm的条件下搅拌交联后静置分层，取水相用乙醇溶液洗涤，再经抽滤、分装、灭菌，即得。
实施例2、一种淀粉基止血微球
本发明实施例2所述淀粉基止血微球由以下步骤制得：
(1)取20g玉米淀粉，依次加入20g乙醇溶液和1.5mL盐酸溶液，搅拌溶解后，得玉米淀粉溶液，在温度为120℃的条件下烘干60min，得粉末A；
(2)取10g步骤(1)制得的粉末A，在45℃的条件下，加入600mL乙醇水溶液(水：乙醇溶液＝1:5)，搅拌溶解后，再加入10g氯乙酸固体和10g氢氧化钠固体进行反应4h，反应完成后抽滤，得粉末B；
(3)取10g步骤(2)制得的粉末B和5g糊精粉，加入40mL浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液搅拌溶解，得混合液Ⅰ；取120mL液体石蜡和3mL乳化剂Span80混合，得混合液Ⅱ；取混合液Ⅰ和混合液Ⅱ按体积比1:2进行混合，得混合液Ⅲ；
(4)向步骤(3)制得的混合液Ⅲ中加入4mL环氧氯丙烷溶液，在温度为70℃、搅拌速度为600rpm的条件下搅拌交联后静置分层，取水相用乙醇溶液洗涤，再经抽滤、分装、灭菌，即得。
实施例3、一种淀粉基止血微球
本发明实施例3所述淀粉基止血微球由以下步骤制得：
(1)取20g玉米淀粉，依次加入20g乙醇溶液和1.2mL盐酸溶液，搅拌溶解后，得玉米淀粉溶液，在温度为60℃的条件下烘干60min，得粉末A；
(2)取10g步骤(1)制得的粉末A，在45℃的条件下，加入800mL乙醇水溶液(水：乙醇溶液＝1:7)，搅拌溶解后，再加入5g氯乙酸固体和5g氢氧化钠固体进行反应4h，反应完成后抽滤，得粉末B；
(3)取5g步骤(2)制得的粉末B和5g糊精粉，加入40mL浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液搅拌溶解，得混合液Ⅰ；取400mL液体石蜡和3mL乳化剂Span80混合，得混合液Ⅱ；取混合液Ⅰ和混合液Ⅱ按体积比1:1进行混合，得混合液Ⅲ；
(4)向步骤(3)制得的混合液Ⅲ中加入3mL环氧氯丙烷溶液，在温度为50℃、搅拌速度为500rpm的条件下搅拌交联后静置分层，取水相用乙醇溶液洗涤，再经抽滤、分装、灭菌，即得。
对比例1、一种淀粉基止血微球
与实施例1的区别在于：步骤(1)中烘干的温度为40℃，其余操作及参数如实施例1。
对比例2、一种淀粉基止血微球
与实施例1的区别在于：去掉步骤(2)，其余操作及参数如实施例1。
对比例3、一种淀粉基止血微球
与实施例1的区别在于：步骤(3)中不加入糊精粉，其余操作及参数如实施例1。
对比例4、一种淀粉基止血微球
与实施例1的区别在于：将玉米淀粉替换为马铃薯淀粉，其余操作及参数如实施例1。
对比例5、一种淀粉类止血材料
本发明对比例5所述淀粉类止血材料由以下步骤制得：
(1)酸解：取淀粉与10％的盐酸溶液按1:5的比例混合，搅拌得淀粉多糖溶液，将上述淀粉多糖溶液置于50℃的恒温水浴中反应15h，反应过程中持续搅拌，搅拌速度为600rpm，得到酸解后的淀粉多糖溶液；
(2)交联：往上述酸解处理后的淀粉多糖溶液中加入大豆油、氢氧化钠溶液、乳化剂和环氧氯丙烷，搅拌混合；其中，大豆油、氢氧化钠溶液、乳化剂和环氧氯丙烷的重量比为2:1:0.06：0.1，反应36h；
(3)阴离子化反应：将乙醇溶液、一氯醋酸、氢氧化钠溶液以及经上述(2)步骤处理后的淀粉多糖溶液分别加入反应器中，充分搅拌，升温至50℃，反应3h后加入冰醋酸，调节pH为6.8，过滤，用乙醇溶液洗涤，干燥，得阴离子淀粉；
(4)阳离子化反应：将2g分子量为3×10 3，取代度为88％的羧甲基壳聚糖、1g羰基二咪唑加入到50ml的二甲基甲酰胺溶液中，常温反应2小时，加入4g上述步骤(3)所得的阴离子淀粉，搅拌均匀，升温至60℃，反应12h，静置分层后用乙醇洗涤并干燥，即得；其中，所述淀粉由马铃薯淀粉和玉米淀粉按0.06:0.04的重量比组成，所述乳化剂由司盘-80和吐温-60按1:0.3的重量比组成。
试验例1、形态表征测试
1、实验材料
实施例1制备的淀粉基止血微球。
2、实验方法
采用光学显微镜观察止血微球在干燥时和完全吸水后的形态变化，采用扫描电子显微镜观察止血微球干燥时的形态。
3、实验仪器
光学显微镜(MCL-1600)；扫描电子显微镜(SEM)(JSM-7500F)。
4、实验结果
光学显微镜成像结果见图1、2，扫描电子显微镜成像结果见图3。从图1可看出，本发明止血微球在干燥时形态为球形颗粒，微球表面结构较粗糙，粒径大小不均；从图2可看出，本发明止血微球在完全吸水后形态依然为球形颗粒，但微球表面圆滑，粒径大小均匀；从图3可看出，本发明止血微球在干燥时表面出现褶皱，这使得本发明止血微球更容易与α-淀粉酶接触，提高生物降解速率。
试验例2、吸水率试验及降解试验
1、实验材料
实施例1～3、对比例1～5制备的止血材料，及对照组的Arista止血粉(美国Medafor公司)。
2、实验方法
(1)吸水率试验：将抽滤纸润湿后进行抽滤，得润湿滤纸，称重，记为m0；称取质量m1＝1g的止血材料置于润湿抽滤纸上，使用纯化水将止血材料全部润洗后进行抽滤，直到没有水滴下落为止；取出将滤纸和止血材料，称重，记为m2，计算吸水率，重复进行三次，取平均值。吸水率＝(m2-m0-m1)/m1×100％。
(2)降解试验：取90只体重210～240g的健康成年SD大鼠(由广东省医学实验动物中心提供)，雌雄不限，随机分成9组，参照《GBT 16886，6-1997医疗器械生物学评价，第6部分：植入后局部反应试验》进行体内降解试验，将止血材料植入大鼠左侧脊柱皮下组织内，分别于植入后1、3、7、14、21d各组随机处死2只大鼠，记录止血材料在组织内完全降解的时间。
3、实验结果
结果见表1，从结果可看出，实施例1～3制备的淀粉基止血微球的吸水率显著高于对比例1～5、对照组，且降解时间显著少于对比例1～5、对照组，说明本发明制备的淀粉基止血微球具有优异的吸水性能和快速降解能力。
表1、吸水率试验及降解试验结果
试验例3、止血效果试验
1、实验动物
健康成年SD大鼠54只，雌雄不限，体重210～240g，由广东省医学实验动物中心提供。
2、试验方法
取健康成年SD大鼠54只，随机分成9组，全部动物术前均禁食(不禁水)12h，3％戊巴比妥钠40mg/kg体重腹腔注射麻醉，于肋弓下沿腹中线作一长约2cm纵行切口，沿腹中线剪开腹肌，挤压腹部至肝中叶从切口处被挤出，吸干肝脏周围腹腔液后将称重后的无菌纱布垫于肝中叶下，于肝中叶下缘以上2cm处快速切除肝中叶。根据分组立即均匀涂抹本发明实施例1～3、对比例1～5制备的止血材料300mg，同时以Arista止血粉(美国Medafor公司)作为对照组，并开始计时，直至出血停止，记录止血时间及出血量，取平均值。止血时间为切除肝中叶开始至出血停止；出血量为切除前后无菌纱布重量差。
3、实验结果：
结果见表2，从结果可看出，实施例1～3制备的淀粉基止血微球的止血效果显著优于对比例1～5、对照组，说明本发明制备的淀粉基止血微球的止血效果显著，且优于市售Arista止血粉。
表2、止血效果试验结果
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种淀粉基止血微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取玉米淀粉，依次加入乙醇溶液、盐酸溶液，搅拌溶解后，得玉米淀粉溶液，经烘干，得粉末A；
(2)取步骤(1)所述粉末A，加入乙醇水溶液搅拌溶解后，再加入氯乙酸固体和氢氧化钠固体进行反应，反应完成后抽滤，得粉末B；
(3)取步骤(2)所述粉末B和糊精粉，加入氢氧化钠溶液搅拌溶解，得混合液Ⅰ；将液体石蜡和乳化剂混合，得混合液Ⅱ；将混合液Ⅰ和混合液Ⅱ混合，得混合液Ⅲ；
(4)向步骤(3)所述混合液Ⅲ中加入交联剂，搅拌交联后静置分层，取水相用乙醇溶液洗涤，再经抽滤、分装、灭菌，即得。
2.根据权利要求1所述的淀粉基止血微球的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述玉米淀粉和乙醇溶液的质量比为(5：1)～(1：5)；所述盐酸溶液在玉米淀粉溶液中的终含量为1～5％ml/ml。
3.根据权利要求1所述的淀粉基止血微球的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述烘干的温度为60～120℃，烘干的时间为10～90min。
4.根据权利要求1所述的淀粉基止血微球的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述粉末A和乙醇水溶液的质量体积比为1：(40～120)g/ml；所述乙醇水溶液中水和乙醇溶液的体积比为(1：20)～(20：1)；所述粉末A、氯乙酸固体和氢氧化钠固体的质量比为(0.1～2)：(0.1～2)：(0.1～2)。
5.根据权利要求1所述的淀粉基止血微球的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述反应的温度为30～60℃，反应的时间为1～8h。
6.根据权利要求1所述的淀粉基止血微球的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述粉末B和糊精粉的质量比为(5：1)～(1：5)；所述粉末B和氢氧化钠溶液的质量体积比为1：(4～10)g/ml；所述氢氧化钠溶液的浓度为0.1～5mol/L。
7.根据权利要求1所述的淀粉基止血微球的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述液体石蜡和乳化剂的体积比为(50：1)～(1：50)；所述乳化剂为Span60或Span80。
8.根据权利要求1所述的淀粉基止血微球的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述混合液Ⅰ和混合液Ⅱ混合的体积比为(5：1)～(1：5)；所述交联剂和玉米淀粉的体积质量比为(0.1～0.5)：1ml/g；所述交联剂为环氧氯丙烷溶液或三偏磷酸钠溶液。
9.根据权利要求1所述的淀粉基止血微球的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述搅拌的温度为40～80℃，搅拌的速度为200～1000rpm。
10.权利要求1～9任一项所述制备方法制备得到的淀粉基止血微球。
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