CN111249517B - 一种基于南极磷虾壳的止血材料的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医疗材料领域，尤其一种基于南极磷虾壳的止血材料的制备方法及其应用。所述方法包括以下步骤：（1）取南极磷虾壳，依次经脱钙、脱蛋白、脱色以及脱乙酰化后得到南极磷虾壳聚糖；（2）将南极磷虾壳聚糖经降解得到南极磷虾壳寡糖；（3）将南极磷虾壳寡糖与海藻酸钠溶液交联反应，得到复合凝胶。本发明克服了现有技术中的止血材料容易与创伤面粘结，同时抗菌效果较差的缺陷，具有能够在短时间有效使得创面止血且不会与创面相粘合。同时还具有良好的抗菌效果。

Description

一种基于南极磷虾壳的止血材料的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及医疗材料领域，尤其一种基于南极磷虾壳的止血材料的制备方法及其应用。
背景技术
机体正常的止血，主要依赖于完整的血管壁结构和功能，有效的血小板质量和数量，正常的凝血因子活性，其中带负电荷的血小板和凝血因子的作用是主要的。
通常而言，当人体受到较小创伤时，血液中血小板和凝血因子能够立刻起效，从而在短时间内起到止血的作用。但是当创伤面较大时，常规通过人体自身的凝血功能往往无法在短时间内实现止血，因此在创伤面较大时还需要借助医用止血材料才能进行止血。
现有技术中，医用的止血材料在临床上广泛使用的是美国强生(Johnson&Johnson)公司生产的Surgicel，在国内又称“速即纱”。速即纱的主要成分是氧化再生纤维素，即将纤维素中的C6伯羟基高度选择性氧化成羧基，近而得到一种纤维素衍生物。虽然其具有良好的止血效果，但是，其容易与创伤组织黏连，同时其抗菌效果不佳，长期使用容易引发细菌的滋生。
发明内容
本发明克服了现有技术中的止血材料容易与创伤面粘结，同时抗菌效果较差的缺陷，提供了一种能够防止与创面黏连，同时具有良好抗菌效果的一种基于南极磷虾壳的止血材料的制备方法及其应用。
为实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种基于南极磷虾壳的止血材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)取南极磷虾壳，依次经脱钙、脱蛋白、脱色以及脱乙酰化后得到南极磷虾壳聚糖；
(2)将南极磷虾壳聚糖经降解得到南极磷虾壳寡糖；
(3)将南极磷虾壳寡糖与海藻酸钠溶液交联反应，得到复合凝胶。
本发明中的壳聚糖是从南极磷虾壳中提取的线性阳离子多糖，由于其由天然物质所制得，与生物体细胞有良好的生物兼容性。将经过酶降解可以得到壳寡糖，壳寡糖溶解度高，相对分子量小、生物活性高、细胞膜穿透性高、易吸收，在多个方面优于母体聚合物(壳聚糖)，还具有选择性抑制人成纤维细胞生长，促进表皮细胞生长的独特的生物活性，可预防组织粘连，减少疤痕形成的作用。最重要的是其具有强大的止血性能及生物降解性，且无毒副作用。
海藻酸是从褐藻中提取的一种线性多糖，有研究表明其具有一定促进局部伤口止血的效果。
由于海藻酸钠为阴离子多糖，可以与壳寡糖这种阳离子多糖进行交联，形成复合凝胶用于止血。本发明将海藻酸钠与壳寡糖在无交联剂的条件下实现了止血凝胶的合成，由于不存在交联剂，因此有效降降低了材料对生物体的毒性。同时，还能将两者的止血效果有效叠加，从而使得止血效果大大提升。
当本发明中的凝胶附着于伤口时，可以吸引红细胞及血小板到伤口表面，从而迅速形成血块并封住伤口，进一步促进细胞膜上PDGF(platelet-derived growth factor；血小板促进生长因子)受体活化，将讯息传递到细胞核中，促进细胞分裂增生，因而促进伤口愈合，在酸性环境下会使凝胶胺基(-NH2)质子化，具正电荷的聚氨基葡萄糖(-NH3+)会与细菌、微生物细胞膜表面之负电荷作用，而干扰细胞膜正常功能，增加细胞膜通透性，使得细胞质流失而抑制微生物生长。
作为优选，所述步骤(1)中具体步骤如下：
将南极磷虾壳下烘干后浸渍于盐酸溶液中脱钙，水洗后用稀NaOH溶液脱蛋白，抽滤水洗后通过KMnO4溶液浸泡加热脱色，脱色后浸渍于浓NaOH溶液中脱乙酰化即得南极磷虾壳聚糖。
作为优选，所述脱钙步骤中使用4～6％HCl溶液浸渍2～5h，所述脱蛋白步骤中使用10％的稀NaOH溶液浸泡1～3h，所述脱色步骤采用质量分数为0.5～3％的KMnO4溶液在40～75℃下浸泡30～60min脱色，脱乙酰化步骤采用质量分数为30～45％的浓NaOH溶液在30～50℃下搅拌反应2～5h。
作为优选，所述步骤(2)中具体步骤如下：按照摩尔比1：(1～1.5)将南极磷虾壳聚糖加入到5～10％的双氧水溶液中，调节pH至5～6搅拌反应1～3h，冷冻干燥得到南极磷虾壳寡糖。
作为优选，所述南极磷虾壳寡糖制备得到后还进行表面处理，处理方法如下：
(a)按照重量份数计，将1份八乙烯基笼形聚倍半硅氧烷加入到10～20份银氨溶液中，搅拌分散后向混合液中缓慢滴加0.1～0.5份的5～10％质量分数的葡萄糖溶液，得到表面负载纳米金属银的八乙烯基笼形聚倍半硅氧烷；
(b)取表面负载纳米金属银的八乙烯基笼形聚倍半硅氧烷10份分散于100份水中，然后向其中加入过氧乙酸10～20份，40～60℃下搅拌反应3～5h，反应结束后过滤，将滤渣依次通过饱和碳酸钠溶液以及去离子水洗涤，得到表面负载纳米金属银的八环氧基笼形聚倍半硅氧；(c)取南极磷虾壳寡糖10份并将其溶于100份水中，向水中加入1～3份负载纳米金属银的八环氧基笼形聚倍半硅氧，调节pH至5.5～6之间，70～80℃下反应3～5h后冷冻干燥，得到表面负载纳米金属银的南极磷虾壳寡糖。
本发明将南极磷虾壳寡糖与表面负载纳米金属银的笼形聚倍半硅氧烷进行接枝，其中的纳米金属银能够增强本发明中止血材料的抗菌效果。同时笼形聚倍半硅氧由于其分子内部为硅氧结构，硅氧键的表面能较低不易与人体肌肤组织相粘结，因此将其引入到止血材料中能够有效防止其与皮肤黏连。
作为优选，所述步骤(3)具体如下：将南极磷虾壳寡糖以及海藻酸钠分别溶于去离子水中，得到南极磷虾壳寡糖溶液以及海藻酸钠溶液，然后将两者混合后，脱泡静置，得到复合凝胶。
作为优选，所述步骤(3)中南极磷虾壳寡糖溶液中南极磷虾壳寡糖的质量分数为3～5％，海藻酸钠溶液中海藻酸钠的质量分数为1～3％，所述南极磷虾壳寡糖溶液与海藻酸钠溶液体积比为(0.8～1.5)：(1～2)。
一种通过上述方法制备得到的基于南极磷虾壳的止血材料在创伤敷料中的应用。
因此，本发明具有以下有益效果：
(1)能够在短时间有效使得创面止血；
(2)不会与创面相粘合；
(3)具有良好的抗菌效果。
附图说明
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。下述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于下述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
实施例1
一种基于南极磷虾壳的止血材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)取南极磷虾壳，首先将其浸渍在4％HCl溶液中脱钙，水洗后用5％的稀NaOH溶液脱蛋白，抽滤水洗后在40℃下通过质量分数为0.5％的KMnO4溶液浸泡30min脱色，最后将质量分数为30％的浓NaOH溶液在30℃下搅拌反应2h脱乙酰化后得到南极磷虾壳聚糖。
(2)按照摩尔比1：1将南极磷虾壳聚糖加入到5％的双氧水溶液中，调节pH至5搅拌反应1h，冷冻干燥得到南极磷虾壳寡糖。
(3)将南极磷虾壳寡糖以及海藻酸钠分别溶于去离子水中，得到质量分数为3％的南极磷虾壳寡糖溶液以及质量分数为1％的海藻酸钠溶液，然后将两者按照体积比0.8：1混合后，超声脱泡，将溶液倒入洁净的表面皿中静置，得到复合凝胶。
实施例2
一种基于南极磷虾壳的止血材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)取南极磷虾壳，首先将其浸渍在6％HCl溶液中脱钙，水洗后用10％的稀NaOH溶液脱蛋白，抽滤水洗后在75℃下通过质量分数为3％的KMnO4溶液浸泡60min脱色，最后将质量分数为45％的浓NaOH溶液在50℃下搅拌反应5h脱乙酰化后得到南极磷虾壳聚糖。
(2)按照摩尔比1：1.5将南极磷虾壳聚糖加入到10％的双氧水溶液中，调节pH至6搅拌反应3h，冷冻干燥得到南极磷虾壳寡糖。
(3)将南极磷虾壳寡糖以及海藻酸钠分别溶于去离子水中，得到质量分数为3～5％的南极磷虾壳寡糖溶液以及质量分数为1～3％的海藻酸钠溶液，然后将两者按照体积比1.5：2混合后，超声脱泡，将溶液倒入洁净的表面皿中静置，得到复合凝胶。
实施例3
一种基于南极磷虾壳的止血材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)取南极磷虾壳，首先将其浸渍在5％HCl溶液中脱钙，水洗后用6％的稀NaOH溶液脱蛋白，抽滤水洗后在55℃下通过质量分数为1.5％的KMnO4溶液浸泡40min脱色，最后将质量分数为35％的浓NaOH溶液在40℃下搅拌反应3h脱乙酰化后得到南极磷虾壳聚糖。
(2)按照摩尔比1：1.2将南极磷虾壳聚糖加入到8％的双氧水溶液中，调节pH至5.5搅拌反应2h，冷冻干燥得到南极磷虾壳寡糖。
所述南极磷虾壳寡糖制备得到后还进行表面处理，处理方法如下：
(a)按照重量份数计，将1份八乙烯基笼形聚倍半硅氧烷加入到15份银氨溶液中，搅拌分散后向混合液中缓慢滴加0.2份的6％质量分数的葡萄糖溶液，得到表面负载纳米金属银的八乙烯基笼形聚倍半硅氧烷；
(b)取表面负载纳米金属银的八乙烯基笼形聚倍半硅氧烷10份分散于100份水中，然后向其中加入过氧乙酸12份，50℃下搅拌反应4h，反应结束后过滤，将滤渣依次通过饱和碳酸钠溶液以及去离子水洗涤，得到表面负载纳米金属银的八环氧基笼形聚倍半硅氧；
(c)取南极磷虾壳寡糖10份并将其溶于100份水中，向水中加入2份负载纳米金属银的八环氧基笼形聚倍半硅氧，调节pH至5.5之间，70～80℃下反应4h后冷冻干燥，得到表面负载纳米金属银的南极磷虾壳寡糖。
(3)将南极磷虾壳寡糖以及海藻酸钠分别溶于去离子水中，得到质量分数为4％的南极磷虾壳寡糖溶液以及质量分数为2％的海藻酸钠溶液，然后将两者按照体积比1：1混合后，超声脱泡，将溶液倒入洁净的表面皿中静置，得到复合凝胶。
实施例4
一种基于南极磷虾壳的止血材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)取南极磷虾壳，首先将其浸渍在5.5％HCl溶液中脱钙，水洗后用8％的稀NaOH溶液脱蛋白，抽滤水洗后在45℃下通过质量分数为2.5％的KMnO4溶液浸泡50min脱色，最后将质量分数为35％的浓NaOH溶液在35℃下搅拌反应2.5h脱乙酰化后得到南极磷虾壳聚糖。
(2)按照摩尔比1：1.2将南极磷虾壳聚糖加入到8％的双氧水溶液中，调节pH至5.5搅拌反应2h，冷冻干燥得到南极磷虾壳寡糖。
所述南极磷虾壳寡糖制备得到后还进行表面处理，处理方法如下：
(a)按照重量份数计，将1份八乙烯基笼形聚倍半硅氧烷加入到20份银氨溶液中，搅拌分散后向混合液中缓慢滴加0.5份的10％质量分数的葡萄糖溶液，得到表面负载纳米金属银的八乙烯基笼形聚倍半硅氧烷；
(b)取表面负载纳米金属银的八乙烯基笼形聚倍半硅氧烷10份分散于100份水中，然后向其中加入过氧乙酸20份，60℃下搅拌反应5h，反应结束后过滤，将滤渣依次通过饱和碳酸钠溶液以及去离子水洗涤，得到表面负载纳米金属银的八环氧基笼形聚倍半硅氧；
(c)取南极磷虾壳寡糖10份并将其溶于100份水中，向水中加入3份负载纳米金属银的八环氧基笼形聚倍半硅氧，调节pH至6之间，80℃下反应5h后冷冻干燥，得到表面负载纳米金属银的南极磷虾壳寡糖。
(3)将南极磷虾壳寡糖以及海藻酸钠分别溶于去离子水中，得到质量分数为4.5％的南极磷虾壳寡糖溶液以及质量分数为2.5％的海藻酸钠溶液，然后将两者按照体积比1.2：1.1混合后，超声脱泡，将溶液倒入洁净的表面皿中静置，得到复合凝胶。
实施例5
一种基于南极磷虾壳的止血材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)取南极磷虾壳，首先将其浸渍在4.2％HCl溶液中脱钙，水洗后用6.8％的稀NaOH溶液脱蛋白，抽滤水洗后在70℃下通过质量分数为2.8％的KMnO4溶液浸泡55min脱色，最后将质量分数为40％的浓NaOH溶液在45℃下搅拌反应3.6h脱乙酰化后得到南极磷虾壳聚糖。
(2)按照摩尔比1：1.2将南极磷虾壳聚糖加入到6％的双氧水溶液中，调节pH至5.5搅拌反应3h，冷冻干燥得到南极磷虾壳寡糖。
所述南极磷虾壳寡糖制备得到后还进行表面处理，处理方法如下：
(a)按照重量份数计，将1份八乙烯基笼形聚倍半硅氧烷加入到10份银氨溶液中，搅拌分散后向混合液中缓慢滴加0.1份的5％质量分数的葡萄糖溶液，得到表面负载纳米金属银的八乙烯基笼形聚倍半硅氧烷；
(b)取表面负载纳米金属银的八乙烯基笼形聚倍半硅氧烷10份分散于100份水中，然后向其中加入过氧乙酸10份，40℃下搅拌反应3h，反应结束后过滤，将滤渣依次通过饱和碳酸钠溶液以及去离子水洗涤，得到表面负载纳米金属银的八环氧基笼形聚倍半硅氧；
(c)取南极磷虾壳寡糖10份并将其溶于100份水中，向水中加入1份负载纳米金属银的八环氧基笼形聚倍半硅氧，调节pH至5.5之间，70℃下反应3h后冷冻干燥，得到表面负载纳米金属银的南极磷虾壳寡糖。
(3)将南极磷虾壳寡糖以及海藻酸钠分别溶于去离子水中，得到质量分数为3％的南极磷虾壳寡糖溶液以及质量分数为1％的海藻酸钠溶液，然后将两者按照体积比1：1.5混合后，超声脱泡，将溶液倒入洁净的表面皿中静置，得到复合凝胶。
止血有效性测试
测试方法：采用兔子肝脏渗血模型，剪去腹部兔毛，标准的正中开腹，游离、暴露肝脏；在肝脏相同部位形成10×10×2mm的伤口；用纱布清理创面，用相同重量的止血产品覆盖创口表面，并在上面覆盖明胶海绵，按压30s，移除海绵并观察创口渗血情况。记录止血时间，评价止血有效性。
以本发明实施例1～5制得的产品(实验组)进行测试，同时采用对照产品(市售产品-速即纱)作为阳性对照，实验组和对照组平行组数为n＝10。
表1
Figure GDA0002327674670000061
结果如上表1所示，对照产品(市售产品)的止血时间平均为51.6s；本发明实施例1～5中制得的止血产品的平均止血时间为远远小于市售产品。因此，本发明的产品的止血时间显著小于市售产品的止血时间。

Claims (7)

1.一种基于南极磷虾壳的止血材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）取南极磷虾壳，依次经脱钙、脱蛋白、脱色以及脱乙酰化后得到南极磷虾壳聚糖；
（2）将南极磷虾壳聚糖经降解得到南极磷虾壳寡糖；
（3）取南极磷虾壳寡糖10份并将其溶于100份水中，向水中加入1~3份负载纳米金属银的八环氧基笼形聚倍半硅氧，调节pH至5.5~6之间，70~80℃下反应3~5h后冷冻干燥，得到表面负载纳米金属银的南极磷虾壳寡糖；
（4）将表面负载纳米金属银的南极磷虾壳寡糖与海藻酸钠溶液交联反应，得到复合凝胶；
其中步骤（3）中，负载纳米金属银的八环氧基笼形聚倍半硅氧的制备步骤如下：
（a）按照重量份数计，将1份八乙烯基笼形聚倍半硅氧烷加入到10~20份银氨溶液中，搅拌分散后向混合液中缓慢滴加0.1~0.5份的5~10%质量分数的葡萄糖溶液，得到表面负载纳米金属银的八乙烯基笼形聚倍半硅氧烷；
（b）取表面负载纳米金属银的八乙烯基笼形聚倍半硅氧烷10份分散于100份水中，然后向其中加入过氧乙酸10~20份，40~60℃下搅拌反应3~5h，反应结束后过滤，将滤渣依次通过饱和碳酸钠溶液以及去离子水洗涤，得到表面负载纳米金属银的八环氧基笼形聚倍半硅氧。
2.根据权利要求1所述的一种基于南极磷虾壳的止血材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中具体步骤如下：
将南极磷虾壳下烘干后浸渍于盐酸溶液中脱钙，水洗后用稀NaOH溶液脱蛋白，抽滤水洗后通过KMnO4溶液浸泡加热脱色，脱色后浸渍于浓NaOH溶液中脱乙酰化即得南极磷虾壳聚糖。
3.根据权利要求1所述的一种基于南极磷虾壳的止血材料的制备方法，其特征在于，所述脱钙步骤中使用4~6 % HCl溶液浸渍2~5h，所述脱蛋白步骤中使用5~10%的稀NaOH溶液浸泡1~3h，所述脱色步骤采用质量分数为0.5~3%的KMnO4溶液在40~75℃下浸泡30~60min脱色，脱乙酰化步骤采用质量分数为30~45%的浓NaOH溶液在30~50℃下搅拌反应2~5h。
4.根据权利要求1所述的一种基于南极磷虾壳的止血材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中具体步骤如下：按照摩尔比1：（1~1.5）将南极磷虾壳聚糖加入到5~10%的双氧水溶液中，调节pH至5~6搅拌反应1~3h，冷冻干燥得到南极磷虾壳寡糖。
5.根据权利要求1所述的一种基于南极磷虾壳的止血材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）具体如下：将表面负载纳米金属银的南极磷虾壳寡糖以及海藻酸钠分别溶于去离子水中，得到南极磷虾壳寡糖溶液以及海藻酸钠溶液，然后将两者混合后，脱泡静置，得到复合凝胶。
6.根据权利要求5所述的一种基于南极磷虾壳的止血材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，南极磷虾壳寡糖溶液中表面负载纳米金属银的南极磷虾壳寡糖的质量分数为3~5%，海藻酸钠溶液中海藻酸钠的质量分数为1~3%，所述南极磷虾壳寡糖溶液与海藻酸钠溶液体积比为（0.8~1.5）：（1~2）。
7.一种如权利要求1~6中任意一项所述制备方法制备得到的基于南极磷虾壳的止血材料在创伤敷料中的应用。
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