CN110624126A - 一种氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球的制备方法 - Google Patents

一种氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球的制备方法。利用简单的碱化沉淀法，以硅藻生物矿化硅、氨基聚糖和多巴胺为原料，以醇为置换剂，制作出大小可控的氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球。制造的复合多孔止血胶球可快速止血、大小可控、生物相容性良好且无毒性，可用于急救、生物医用材料及战时紧急救援等领域。本发明具有操作方便、原材料易得、制造成本低廉、制备工艺简单等优点，具有良好的开发应用潜力。

Description

一种氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球的 制备方法
技术领域
本发明属于生物材料领域的一种氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球的制备方法。
背景技术
据统计，因自然灾害、战争、日常生活中的突发事件以及手术过程中造成的无法控制的出血每年导致全球超过580万人死亡，约占全球死亡人数的10％。开发一种可快速止血、生物相容性良好且无毒性的止血材料，能够有效降低因出血导致的死亡率，具有十分重要的实际应用价值。硅藻是一种单细胞真核藻类，在自然界中广泛分布。硅藻细胞外覆硅质（主要是二氧化硅）细胞壁，具有高度有序的纳米层级多孔结构，比表面积大，能快速吸收大量液体。另外，硅藻细胞壁表面富含大量硅醇基基团，可以通过辅因子HWK-kininogen和激肽释放酶原激活凝血因子XI和XII，促进内源性凝血，从而实现有效止血。壳聚糖是一种几丁质脱乙酰化衍生物，由于其优异的生物可降解性、生物相容性及无毒性，广泛用于生物医学领域。壳聚糖能通过表面上的正电荷与血红细胞表面上的负电荷发生静电相互作用，促进血红细胞聚集，活化血小板，加速凝血过程。通过对壳聚糖进行修饰，如羟丁基化、巯基化、季铵化、琥珀酰化、羧甲基化或烷基化等，可以改变壳聚糖性质，扩宽其应用领域。在碱性有氧条件下，多巴胺能自发氧化为聚多巴胺。聚多巴胺可以沉积在几乎所有的有机和无机材料表面形成功能性涂层。同时，聚多巴胺上有许多官能团，如邻苯二酚、氨基、亚氨基等，这些官能团能作为反应基团进一步功能化，设计出理想的功能性材料。本发明开发了一种利用简单的碱化沉淀法，以硅藻生物矿化硅、氨基聚糖和多巴胺为原料，以醇为置换剂，制作出大小可控的氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球，从而解决已有技术的不足。
发明内容
以多巴胺为“生物胶水”，通过碱化沉淀法将氨基聚糖、硅藻生物矿化硅和多巴胺结合到一起，并用醇为置换剂，制成大小可控的聚多巴胺包被的氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球。
本发明的目的是提供一种大小可控的氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球的制备方法，其具体步骤是：
（1）硅藻生物矿化硅的分离纯化：将硅藻用筛绢过滤，依次使用3倍于硅藻体积的浓硫酸和浓硝酸浸泡加热处理，其中浓硫酸的浓度为98 %，浓硝酸的浓度为65 %，加热温度为40℃ ～ 60 ℃，加热浸泡时间分别为30分钟 ～ 4 小时，采用离心去上清的方式，用去离子水将沉淀物漂洗至中性，将产物置于35 ℃的真空干燥箱中过夜，得到纯化的硅藻生物矿化硅；
（2）复合多孔止血胶球的制备：用溶度为2 % 的乙酸溶液溶解氨基聚糖，得到浓度为1% ～ 5 %的氨基聚糖溶液。将多巴胺和硅藻生物矿化硅按照1 mg/ml ～ 10 mg/ml 的比例加入到氨基聚糖溶液中，得到氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅混合溶液。超声分散后，在高压电场作用下将该混合溶液滴加至浓度为10 % ～ 30 %的氢氧化钠溶液中，其中高压电场为0 ～ 10 Kv。缓慢搅拌1小时后用去离子水洗至中性，即得氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合胶球；
（3）醇置换：将氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合胶球转移至不同浓度（0 ～ 100%）的醇溶液中逐级置换，每次置换24小时，每12小时换一次同浓度的醇溶液，共置换3 ～ 5次。所得产物用液氮快速冷冻后转移至冻干机中冷冻干燥12 ～ 48小时，即得产品氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球。
本发明具有操作方便、原材料易得、制造成本低廉、制备工艺简单等优点。可以通过改变氨基聚糖种类、氨基聚糖溶液浓度、原材料比例等条件，制备出大小可控的氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球。产品大小可控，止血性能和生物相容性良好，无毒性，可用于紧急情况下快速止血，具有良好的开发潜力和应用前景。以下结合附图和实施例对本发明做出进一步说明。
附图说明
图1为产品氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球横切面扫描电镜照片。
具体实施方式
实施例1
将圆筛藻用筛绢过滤，用3倍于圆筛藻体积的98 %浓度的硫酸浸泡，加温至60 ℃，浸泡30分钟。冷却至室温后离心去上清得到初步处理的圆筛藻，随后用3倍于产物体积的65 %浓度的硝酸浸泡，加热至60 ℃，浸泡30分钟。采用离心去上清的方式，用去离子水将沉淀物漂洗至中性，将产物置于35 ℃的真空干燥箱中过夜，得到纯化的硅藻生物矿化硅。配置40 ml浓度为1 % 的壳聚糖溶液，加入40 mg硅藻生物矿化硅和40 mg多巴胺，将混合溶液置于超声破碎仪超声分散，将该混合溶液直接滴加至浓度为10 %的氢氧化钠溶液中，置于磁力搅拌器上反应1小时。随后将产物用去离子水洗涤至中性。将产物依次置于30 %、60 %、100 %的叔丁醇溶液中置换24小时，每12小时换一次相同溶度的溶液。所得产物用液氮快速冷冻后转移至冻干机中冷冻干燥48小时，即得产品氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球。
实施例2
将小环藻用筛绢过滤，用3倍于小环藻体积的98 %浓度的硫酸浸泡，加温至40 ℃，浸泡4小时。冷却至室温后离心去上清得到初步处理的小环藻，随后用3倍于产物体积的65 %浓度的硝酸浸泡，加热至40 ℃，浸泡4小时。采用离心去上清的方式，用去离子水将沉淀物漂洗至中性，将产物置于35 ℃的真空干燥箱中过夜，得到纯化的硅藻生物矿化硅。配置40 ml浓度为5 % 的羟丁基壳聚糖溶液，加入400 mg硅藻生物矿化硅和400 mg多巴胺，将混合溶液置于超声破碎仪超声分散，在10 Kv高压电场作用下将该混合溶液滴加至浓度为30 %的氢氧化钠溶液中，置于磁力搅拌器上反应1小时。随后将产物用去离子水洗涤至中性。将产物依次置于10 %、70 %、100 %的乙醇溶液中置换24小时，每12小时换一次相同溶度的溶液。所得产物用液氮快速冷冻后转移至冻干机中冷冻干燥12小时，即得产品氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球。
实施例3
将舟形藻用筛绢过滤，用3倍于舟形藻体积的98 %浓度的硫酸浸泡，加温至50 ℃，浸泡2小时。冷却至室温后离心去上清得到初步处理的舟形藻，随后用3倍于产物体积的65 %浓度的硝酸浸泡，加热至50 ℃，浸泡2小时。采用离心去上清的方式，用去离子水将沉淀物漂洗至中性，将产物置于35 ℃的真空干燥箱中过夜，得到纯化的硅藻生物矿化硅。配置40 ml浓度为2 % 的烷基化壳聚糖溶液，加入200 mg硅藻生物矿化硅和200 mg多巴胺，将混合溶液置于超声破碎仪超声分散，在5 Kv高压电场作用下将该混合溶液滴加至浓度为20 %的氢氧化钠溶液中，置于磁力搅拌器上反应1小时。随后将产物用去离子水洗涤至中性。将产物依次置于20 %、50 %、100 %的叔丁醇溶液中置换24小时，每12小时换一次相同溶度的溶液。所得产物用液氮快速冷冻后转移至冻干机中冷冻干燥36小时，即得产品氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球。

Claims (3)

1.一种氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球的制备方法，其特征在于以氨基聚糖、多巴胺和硅藻生物矿化硅为原材料，以醇为置换剂，利用多巴胺在碱性有氧条件下的自聚合形成聚多巴胺，将氨基聚糖和硅藻生物矿化硅包被在胶球内部，冷冻干燥即得氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球，具体为：
（1）硅藻生物矿化硅的分离纯化：将硅藻用筛绢过滤，依次使用3倍于硅藻体积的浓硫酸和浓硝酸浸泡加热处理，其中浓硫酸的浓度为98 %，浓硝酸的浓度为65 %，加热温度为40℃ ～ 60 ℃，加热浸泡时间分别为30分钟 ～ 4 小时，采用离心去上清的方式，用去离子水将沉淀物漂洗至中性，将产物置于35 ℃的真空干燥箱中过夜，得到纯化的硅藻生物矿化硅；
（2）复合多孔止血胶球的制备：配置氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅混合溶液，其中氨基聚糖溶液浓度为1 % ～ 5 %，多巴胺的浓度为1 mg/mL ～ 10 mg/mL，硅藻生物矿化硅的浓度为1 mg/mL ～ 10 mg/mL，超声分散后，在高压电场作用下将该混合溶液滴加至氢氧化钠溶液中，高压电场为0 ～ 10 Kv，其中氢氧化钠的浓度为10 % ～ 30 %，缓慢搅拌1小时后用去离子水洗至中性，得到湿的复合胶球；
（3）醇置换：将湿的复合胶球放入至醇溶液中置换游离水，其中醇溶液的浓度为0 ～100 %，用醇溶液置换的次数为3 ～ 5次，每次置换24小时，每12小时换一次同浓度的相应醇溶液，所得产物用液氮快速冷冻，转移至冻干机中冷冻干燥12 ～ 48小时，得到本发明产品，即氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球。
2.根据权利要求1所述的氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球的制备方法，其特征是所述的硅藻生物矿化硅包括硅藻门中心硅藻纲和羽纹硅藻纲的硅藻外壳，也包括硅藻土。
3.根据权利要求1所述的氨基聚糖/多巴胺/硅藻生物矿化硅复合多孔止血胶球的制备方法，其特征是所述的氨基聚糖为：壳聚糖、羟丁基壳聚糖、羟丙基壳聚糖、巯基化壳聚糖、季铵化壳聚糖、琥珀酰化壳聚糖、羧甲基化壳聚糖、多巴胺化壳聚糖或烷基化壳聚糖。
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