CN111205481A - 一种原位成胶水凝胶及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原位成胶水凝胶及其制备方法和应用,该原位成胶水凝胶是利用自由基聚合将二甲氨基丙基丙烯酰胺、(3‑丙烯酰氨丙基)三甲基氯化铵及2‑甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱通过引发剂引发而原位快速生成凝胶,成胶时间迅速,从而达到封闭止血的功效。本发明的原位成胶水凝胶在制备时能够精确控制原料配比,且不使用任何交联剂,可实现合理的成胶时间,其成胶时间小于10S,同时该凝胶具有较高的黏弹性和自愈合性能,能够更好的满足外科手术的需要。
Description
技术领域
本发明属于生物凝胶材料技术领域,涉及一种原位成胶水凝胶及其制备方法和应用。
背景技术
在外科手术中,能够快速、有效、安全的止血是保证手术成功的关键因素之一。如何快速止血是创伤和手术过程中面临的重要难题,过度出血会破坏血液动力学,延长手术时间,需要输血治疗。按压止血是最常见、最简单的止血方式,但对较大、较深且不规则的伤口,其效果不佳。在使用生物材料止血时,血液相容性是一个非常重要的考虑因素。合成止血剂通常由氰基丙烯酸酯、聚氨酯和聚乙二醇制成,这些止血剂会导致有毒副产物聚合和降解,溶剂和坏死组织会增加局部的刺激和炎症反应。生物衍生的止血剂主要依赖于血液功能成分如纤维蛋白原和凝血酶,但成本昂贵,保质期短且有潜在的病毒污染风险。
理想的止血剂的设计要求是:提供一个局部的适形物理屏障捕获红细胞;发挥促进凝血的效应而不受肝素影响;快速止血(<1min);防止发生延迟性出血;具有优异的生物相容性;在体内容易降解而不会对伤口的愈合有不良影响;品质较好,制造成本低,稳定性和安全性有保障;对于一些特殊组织,要求有一定的机械顺应性、膨胀率和可调黏附性。
但是,当前还未有能够满足上述要求的止血材料。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种原位成胶水凝胶及其制备方法和应用,该原位凝胶具有很快的凝胶化时间和满足外科手术需要的力学性能。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
本发明公开了一种原位成胶水凝胶,以质量百分比计,由以下原料制成:1%~10%的二甲氨基丙基丙烯酰胺,10%~20%的(3-丙烯酰氨丙基)三甲基氯化铵,1%~3%的2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱,0.5%~2%的引发剂,余量为水。
优选地,所述引发剂采用过硫酸铵。
本发明还公开了上述的原位成胶水凝胶的制备方法,包括以下步骤:
1)将二甲氨基丙基丙烯酰胺、(3-丙烯酰氨丙基)三甲基氯化铵和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱溶于水中,制备固含量为10%~30%的混合体系;
2)向步骤1)制得的混合体系中加入引发剂,振摇后即迅速成胶,制得原位成胶水凝胶。
本发明还公开了上述的原位成胶水凝胶作为伤口止血材料的应用。
优选地,所述原位成胶水凝胶能够根据伤口的不同调节形状。
优选地,所述原位成胶水凝胶在使用时,成胶时间小于10s。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明利用自由基聚合,将二甲氨基丙基丙烯酰胺、(3-丙烯酰氨丙基)三甲基氯化铵及2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱通过引发剂引发而原位快速生成凝胶,成胶时间迅速,且成胶过程中不使用任何交联剂即完成几秒内成胶;该水凝胶成胶时间迅速(<10s),可在出血部位原位成胶;二甲氨基丙基丙烯酰胺与2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱具有非常优异的生物相容性,(3-丙烯酰氨丙基)三甲基氯化铵具有良好的抗菌性能,且制备的该凝胶具有超强吸水性,能迅速、大量吸收渗出血液中的水分,使血液的黏度和浓度增大,创面血液流速减慢,从而让血液聚集凝固;吸水后形成黏性凝胶,起到填补创面空隙,与创面黏附牢固,将创面很好的封闭,减少了出血量。吸水后形成的凝胶可能对血小板、血红蛋白有很好的黏附作用,进而形成局部血栓,不仅可止住毛细血管的渗血,还可止住小动脉或静脉的出血,进而使创面止血。
本发明公开的上述原位成胶水凝胶的制备方法,采用自由基聚合法,操作简单,反应条件温和,成本低廉,能够精确控制原料配比,且不使用任何交联剂,可实现合理的成胶时间,其成胶时间小于10S,同时还可以有效避免交联剂及其他溶剂引入所造成的的细胞毒性等问题。
因此,本发明公开的上述原位成胶水凝胶能够应用于伤口止血材料的制备领域。
进一步地,由于所述原位成胶水凝胶具有良好黏附性,可以根据伤口的需要制备任意形状的凝胶,从而达到快速促进血液凝固,进一步有效止血的作用。
附图说明
图1为本发明制备的原位凝胶止血材料拉伸形态照片;其中,a为三块不同颜色的凝胶,b为三块不同颜色凝胶头尾连接起来,c为连接起来的三块凝胶竖立后进行拉升的形状,d为连接起来的凝胶左右进行拉升后的形态照片。
图2为本发明制备的原位凝胶止血材料黏附后形态照片;其中。a为三块凝胶圆片形态照片,b为三块凝胶圆片黏附重叠后照片,c为用力挤压重叠凝胶后形态照片,d为放开后凝胶黏附并恢复原状的形态照片。
图3为本发明制备的原位凝胶止血材料对金黄色葡萄球菌抑菌效果图;
图4为制备的原位凝胶止血材料对大肠杆菌抑菌效果图;
图5为凝胶抑菌性能及抑菌率结果图;其中,(a)为凝胶原位成胶及止血效果图;(b)为凝胶抑菌率结果图;
图6为止血后小鼠尾部HE染色图;其中,(a)为正常组;(b)为纱布组;(c)为凝胶组。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
实施例1
以质量百分比计,将二甲氨基丙基丙烯酰胺(DMAPAA)1-10%,(3-丙烯酰氨丙基)三甲基氯化铵(AATAC)10-20%及2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)1-3%加入去离子水中,将该混合体系中加入微量的APS(0.5%-2%),轻轻震摇几秒钟后即迅速成胶。
实施例1
以质量百分比计,将二甲氨基丙基丙烯酰胺(DMAPAA)5%,(3-丙烯酰氨丙基)三甲基氯化铵(AATAC)15%及2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)2%加入去离子水中,将该混合体系中加入微量的APS(1%),轻轻震摇几秒钟后即迅速成胶。
实施例2
以质量百分比计,将二甲氨基丙基丙烯酰胺(DMAPAA)1%,(3-丙烯酰氨丙基)三甲基氯化铵(AATAC)10%及2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)1%加入去离子水中,将该混合体系中加入微量的APS(0.5%),轻轻震摇几秒钟后即迅速成胶。
实施例3
以质量百分比计,将二甲氨基丙基丙烯酰胺(DMAPAA)8%,(3-丙烯酰氨丙基)三甲基氯化铵(AATAC)20%及2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)2%加入去离子水中,将该混合体系中加入微量的APS(1%),轻轻震摇几秒钟后即迅速成胶。
实施例4
以质量百分比计,将二甲氨基丙基丙烯酰胺(DMAPAA)10%,(3-丙烯酰氨丙基)三甲基氯化铵(AATAC)10%及2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(MPC)3%加入去离子水中,将该混合体系中加入微量的APS(2%),轻轻震摇几秒钟后即迅速成胶。
下面以实施例1制得的原位成胶水凝胶为例,进行性能测试实验。
参见图1,通过加入不同颜色的染料,将原位成胶水凝胶通过模具做成三块不同颜色的条状凝胶块(如图1中a),将三块不同颜色的条状凝胶块头碰尾黏附起来后(如图1中b),用两个药匙对其两边进行拉伸(图1中c和d),发现该原位成胶水凝胶不仅具有优异的黏附性和自愈合性能,而且能承受非常强的拉力且不断裂,表现出优异的抗拉力性能。
参见图2,在模具中用同样的方法制备三个不同颜色的圆形凝胶块(图2中a),同时将三块圆形凝胶块自下而上堆叠起来(图2中b),用药匙黏附于顶部凝胶(图2中c),之后使劲往下压缩后往上提升(图2中d),发现三块凝胶很好地黏附在一起,并能完整拉升起来,表现出优异的抗压性及黏附性。
革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌S.aureus和革兰氏阴性菌大肠杆菌E.coli都是在新鲜的LB培养基(含5mg/ml酵母膏,10mg/ml胰蛋白胨,10mg/ml NaCl)于37℃下震摇。培养S.aureus,至1×108CFU/mL。后取1ml细菌悬浮液放于4mlEP管中(含有凝胶)。808nm NIR光照射10min后,100μL菌液(按照1:105稀释后)平铺于琼脂板上。培养24h后,数菌落,三组平行实验。E.coli的体外抗菌实验方法相似。
参见图3和图4,通过细菌抑制率及抑制性能的对比,我们可以看到该凝胶对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌具有优异的抗菌性能。
鼠断尾出血实验中,以不采取任何措施为空白对照,以纱布为阳性对照,评价该凝胶对小鼠断尾出血的止血效果,通过失血量比对可以看出该凝胶良好的止血效果,在HE病理切片染色图中我们也能明显看出纱布止血后仍然有大量的出血弥散在尾部组织中,尾骨中心部位呈现明显的炎症细胞浸润,而凝胶止血后没有明显的血液及炎症细胞浸润,表现出优异的止血功能(如图5和图6所示)。
以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种原位成胶水凝胶,其特征在于,以质量百分比计,由以下原料制成:1%~10%的二甲氨基丙基丙烯酰胺,10%~20%的(3-丙烯酰氨丙基)三甲基氯化铵,1%~3%的2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱,0.5%~2%的引发剂,余量为水。
2.根据权利要求1所述的原位成胶水凝胶,其特征在于,所述引发剂采用过硫酸铵。
3.权利要求1或2所述的原位成胶水凝胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将二甲氨基丙基丙烯酰胺、(3-丙烯酰氨丙基)三甲基氯化铵和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱溶于水中,制备固含量为10%~30%的混合体系;
2)向步骤1)制得的混合体系中加入引发剂,振摇后即迅速成胶,制得原位成胶水凝胶。
4.权利要求1或2所述的原位成胶水凝胶作为伤口止血材料的应用。
5.如权利要求4所述的应用,其特征在于,所述原位成胶水凝胶能够根据伤口的不同调节形状。
6.如权利要求4所述的应用,其特征在于,使用时,成胶时间小于10s。
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