CN112587716B - 一种组织粘合剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种组织粘合剂及其制备方法和应用。一种组织粘合剂,所述组织粘合剂在猪皮表面,表面粘附时间<8h时,粘附强度≤55kPa;表面粘附时间≥8h时,粘附强度>55kPa。该组织粘合剂中由于含有氨基、酚羟基及天然交联剂,能够与组织表面的氨基、巯基等基团形成非共价及共价键,多重作用键的协同作用使得组织粘合剂具有较强的粘附强度。所述组织粘合剂的制备方法工艺简单,原料成本低,且均是天然来源的材料。该组织粘合剂具有良好的生物相容性,在生理条件下粘合强度高,使用简便、安全,在组织粘合修复中具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本申请属于水凝胶制备领域,具体涉及一种具有高强粘附性能的组织粘合剂及其制备方法和应用。
背景技术
因创伤或手术等原因造成每年世界上都有数百万的患者需要缝合伤口。目前,临床上采用缝合线和铆钉对伤口进行缝合。虽然这种方法缝合牢固使伤口不易开裂,但因操作不便、易感染、愈合后留有疤痕、影响美观及增加患者痛苦等不足限制其广泛应用,故研制具有高强粘附性能的组织粘合剂十分必要。具有高含水量和与组织结构相似的粘附性水凝胶是用作外科密封剂和伤口敷料的最重要的生物材料之一。与目前用于外科手术闭合的侵入性方法(例如缝合和吻合器)相比,它们显示出优越的伤口闭合和组织再生特性。但是,传统水凝胶由于其较高含水量而力学性能差;而一般超强水凝胶缺乏细胞亲和性和组织粘附性,无法完全满足临床需求。因此,研制一种生物相容性好,在生理条件下粘合强度高,使用简便、安全的组织粘合剂仍是人们追求的目标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有高强粘附性能的组织粘合剂及其制备和用途。该方法利用天然多酚与组织表面的氨基、羧基等基团形成氢键作用,形成非共价交联网络;之后,通过复合交联剂,使其与组织表面的氨基、巯基等基团可控交联,进一步形成共价交联网络,最终得到具有高粘附性能的组织粘合剂。
根据本申请的第一个方面,提供一种组织粘合剂。该组织粘合剂由明胶、天然多酚和天然交联剂交联而成,在猪皮、兔子心脏和氨基化玻璃上表现出优良的粘附行为,并随粘附时间的增大粘附强度逐渐增大。
一种组织粘合剂,所述组织粘合剂在猪皮表面,表面粘附时间<8h时,粘附强度≤55kPa;表面粘附时间≥8h时,粘附强度>55kPa。
可选地,所述组织粘合剂在氨基化玻璃表面,表面粘附时间<8h时,粘附强度≤250kPa;表面粘附时间≥8h时,粘附强度>250kPa。
可选地,所述组织粘合剂在兔子心脏表面,表面粘附时间<8h时,粘附强度≤50kPa;表面粘附时间≥8h时,粘附强度>50kPa。
可选地,所述组织粘合剂由明胶、天然多酚和天然交联剂交联而成。
可选地,所述明胶选自牛来源明胶、猪来源明胶、鱼来源明胶的至少一种。
可选地,所述天然多酚选自邻苯三酚类化合物中的至少一种。
可选地,所述邻苯三酚类化合物选自单宁酸、没食子酸中的至少一种。
优选地,所述天然多酚选自单宁酸。
可选地,所述天然交联剂选自京尼平。
根据本申请的第二个方面,提供一种上述所述的组织粘合剂的制备方法。
上述所述的组织粘合剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)分别获取明胶溶液、天然多酚溶液和天然交联剂溶液;
(2)将明胶溶液和天然多酚溶液混合,反应I,得到溶液I;
(3)将溶液I和天然交联剂溶液混合,反应II,得到所述组织粘合剂。
可选地,步骤(1)中,所述明胶溶液中,明胶的浓度为5-10wt/vol%。
可选地,所述天然多酚溶液中,天然多酚的浓度为0.05-0.8g/mL。
可选地,所述天然交联剂溶液中,天然交联剂的浓度为0.01-0.15g/mL。
可选地,所述明胶的浓度选自5wt/vol%、6wt/vol%、6.5wt/vol%、7wt/vol%、7.8wt/vol%、8wt/vol%、9wt/vol%、10wt/vol%中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地,所述天然多酚的浓度独立地选自0.05g/mL、0.1g/mL、0.15g/mL、0.3g/mL、0.5g/mL、0.8g/mL中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地,所述天然交联剂的浓度独立地选自0.01g/mL、0.02g/mL、0.04g/mL、0.08g/mL、0.12g/mL、0.13g/mL、0.15g/mL中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地,步骤(2)中,明胶溶液和天然多酚溶液用量的体积比为:
10~30:1。
可选地,步骤(2)中,明胶溶液和天然多酚溶液用量的体积比为:
20:1。
可选地,步骤(2)中,反应I的条件为:pH为8.1-8.8,温度为40-60℃,时间为0.5-2h.
可选地,步骤(3)中,溶液I和天然交联剂溶液用量的体积比为:
1~3:1。
可选地,步骤(3)中,溶液I和天然交联剂溶液用量的体积比为:
1:1。
可选地,步骤(3)中,反应II的条件为:pH为7.0-7.6,温度为20-30℃,时间为10-30min。
可选地,步骤(3)还可以为:溶液I和天然交联剂溶液分别挤出后混合,原位发生交联反应10-30min,得到所述组织粘合剂。
作为一种具体的实施方式,所述制备方法包括以下步骤:
(1)分别获取明胶溶液、天然多酚溶液和天然交联剂溶液;
(2)将明胶溶液和天然多酚溶液混合,反应得溶液I,待溶液澄清后,调节溶液pH至7.0-7.6;
(3)量取等体积溶液I和天然交联剂溶液,分别分装到双针筒注射器左右筒中,挤出,原位发生交联反应10-30min,得到所述组织粘合剂。
可选地,步骤(2)中,反应的条件为:pH为8.1-8.8,温度为40-60℃,时间为0.5-2h。
作为一种优选的实施方式,所述制备方法包括以下步骤:
(1)在一定温度下,将明胶溶解于水溶液中;
(2)在碱性环境下,将天然多酚的水溶液加入步骤(1)中,使其通过迈克尔加成反应键连至天然高分子的结构中;
(3)将步骤(2)所得溶液与天然交联剂混合反应后得到组织粘合剂。
作为一种具体的实施方式,所述制备方法包括:
(1)在40-60℃下,将明胶溶解于水溶液中;
(2)在碱性和有氧条件下,将天然多酚水溶液滴加至步骤(1)中,并使溶液的pH值维持在8.1-8.8;
(3)将步骤(2)得到的所述混合液与交联剂溶液反应后得到组织粘合剂。
根据本申请的第三个方面,提供上述所述的组织粘合剂在组织粘合修复中的应用。
上述所述的组织粘合剂、根据上述所述的制备方法制备得到的组织粘合剂中的至少一种在组织粘合修复中的应用。
本申请中,“wt/vol%”为质量体积百分比,例如“1wt/vol%”为100mL水中溶解1g溶质。
本申请中,“室温”指25±5℃。
本申请能产生的有益效果包括:
本申请所提供的组织粘合剂,由于含有氨基、酚羟基及天然交联剂,能够与组织表面的氨基、巯基等基团形成非共价及共价键,多重作用键的协同作用使得组织粘合剂具有较强的粘附强度,该组织粘合剂具有高强粘附强度,且随着时间增加粘附性逐渐增加,本申请的组织粘合剂在氨基化玻璃表面,猪皮、兔子心脏生物组织上等均具有较强的粘附性能,具有很好的广泛适用性。制备方法中的原料均是天然来源的材料,利用天然高分子、天然多酚及天然交联剂与生物组织表面形成氢键、化学共价键可以与材料表面强粘附,得到具有高强粘附强度的组织粘合剂,制备方法工艺简单。本申请的组织粘合剂具有良好的生物相容性,在生理条件下粘合强度高,使用简便、安全,在实际应用过程中可直接注射到伤口处,在组织粘合修复中的具有很好的应用前景。
附图说明
图1为实施例1制备得到的组织粘合剂在氨基化玻璃表面的粘附性能的测试结果。
图2为实施例1制备得到的组织粘合剂在猪皮表面的粘附性能的测试结果。
图3为实施例1制备得到的组织粘合剂在兔子心脏表面的粘附性能的测试结果。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请,但本申请并不局限于这些实施例。
如无特别说明,本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。如无特别说明,测试方法均采用常规方法,仪器设置均采用均厂家推荐的设置。
本申请的实施例中分析方法如下:
组织粘合剂的粘附性能使用万能材料试验机,采用搭接剪切试验测量组织粘合剂在氨基化玻璃、猪皮、兔子心脏表面不同时间的粘附性能。
实施例1
将2g明胶(牛来源)在60℃下溶解于20mL去离子水中得到10wt/vol%的明胶溶液。用氢氧化钠溶液将pH值调至8.5后,使用注射器将0.2g/mL的单宁酸水溶液滴加至明胶溶液中(共使用单宁酸水溶液1mL),待其完全溶解且混合均匀后(时间控制在0.5h),用盐酸溶液将溶液pH调至7.1,记为溶液I。
将0.04g京尼平在室温下溶解于1mL的体积分数为70%的乙醇溶液中。随后,将溶液I和京尼平溶液(体积比为1:1)倒入双针筒注射器中,挤出,室温下(25℃),原位交联反应,反应10min,得到具有高强粘附强度的组织粘合剂。
利用双针筒注射器将溶液I和京尼平溶液(体积比1:1),原位挤出到氨基化玻璃、猪皮、兔子心脏等表面,搭接好后,将100g的砝码放在搭接处10分钟,使凝胶与被粘物充分接触,随后放置不同的时间进行搭接剪切试验。
其中,玻璃表面进行了氨基化处理,配置含有乙醇(占总体积90%)、超纯水(占总体积10%)、3-氨基丙基三乙氧基硅烷(占总体积1%)、醋酸的溶液(占总体积的0.1%),并将玻璃放于该溶液中2天。随后,用超纯水清洗并干燥,以供粘附性能测试。
使用万能材料试验机,采用搭接剪切试验测量组织粘合剂与被粘物不同时间得粘附性能,实验结果如图1、图2和图3所示。组织粘合剂在氨基化玻璃表面的粘附性能由2h的177.89kPa提高至24h的450.51kPa,在猪皮表面的粘附性能由2h的39.6kPa提高至24h的86.8kPa,在兔子心脏表面的粘附性能由2h的33.5kPa提高至24h的73.5kPa,表明该组织粘合剂在氨基化玻璃表面和猪皮、兔子心脏生物组织上具有较强的粘附性能。
实施例2
将1.5g明胶(鱼来源)在40℃下溶解于20mL去离子水中得到7.5wt/vol%的明胶溶液。用氢氧化钠溶液将pH值调至8.1后,使用注射器将0.5g/mL的没食子酸水溶液滴加至明胶溶液中(共使用没食子酸水溶液1mL),待其完全溶解且混合均匀后(时间控制在0.75h),用盐酸溶液将溶液pH调至7.1,记为溶液I。
将0.08g京尼平在室温下溶解于2mL的体积分数为75%的乙醇溶液中。随后,将溶液I和京尼平溶液(体积比为3:1)倒入双针筒注射器中,挤出,室温下(20℃),原位交联反应,反应15min,得到具有高强粘附强度的组织粘合剂。
利用双针筒注射器将溶液I和京尼平溶液(体积比为3:1),原位挤出到猪皮、兔子心脏、氨基化玻璃等表面,搭接好后,将100g的砝码放在搭接处10分钟,使凝胶与被粘物充分接触,随后放置不同的时间进行搭接剪切试验。
氨基化玻璃制备方法同实施例1。
使用万能材料试验机,采用搭接剪切试验测量组织粘合剂与被粘物不同时间得粘附性能。组织粘合剂在氨基化玻璃表面的粘附性在2h、4h、6h、8h、10h和24h的粘附强度分别是180.3kPa、183.6kPa、188.9kPa、256.7kPa、326.7kPa和426.8kPa;在猪皮上2h、4h、6h、8h、10h和24h的粘附强度分别是34.6kPa、38.9kPa、41.3kPa、58.9kPa、67.5kPa和78.3kPa;在兔子心脏表面的粘附性能由2h、4h、6h、8h、10h和24h的粘附强度分别是35.3kPa、37.5kPa、45.4kPa、53.9kPa、67.2kPa和74.5kPa,表明该组织粘合剂在氨基化玻璃表面和猪皮、兔子心脏生物组织上具有较强的粘附性能。
实施例3
将1.5g明胶(猪来源)在40℃下溶解于30mL去离子水中得到5wt/vol%的明胶溶液。用氢氧化钠溶液将pH值调至8.8后,使用注射器将0.8g/mL的单宁酸水溶液滴加至明胶溶液中(共使用单宁酸水溶液1mL),用盐酸溶液将溶液pH调至7.1,记为溶液I。
将0.1g京尼平在室温下溶解于1mL的体积分数为75%的乙醇溶液中。随后,将溶液I和京尼平溶液(体积比为1.5:1)倒入双针筒注射器中,挤出,室温下(30℃),原位交联反应,反应20min,得到具有高强粘附强度的组织粘合剂。
利用双针筒注射器将溶液I和京尼平溶液(体积比为1.5:1),原位挤出到猪皮、兔子心脏、氨基化玻璃等表面,搭接好后,将100g的砝码放在搭接处10分钟,使凝胶与被粘物充分接触,随后放置不同的时间进行搭接剪切试验。
氨基化玻璃制备方法同实施例1。
使用万能材料试验机,采用搭接剪切试验测量组织粘合剂与被粘物不同时间得粘附性能。组织粘合剂在氨基化玻璃表面的粘附性在2h、4h、6h、8h、10h和24h的粘附强度分别是172.3kPa、186.4kPa、191.7kPa、273.5kPa、343.6kPa和468.3kPa;在猪皮上2h、4h、6h、8h、10h和24h的粘附强度分别是36.4kPa、39.8kPa、45.3kPa、59.2kPa、70.3kPa和79.5kPa;在兔子心脏表面的粘附性能由2h、4h、6h、8h、10h和24h的粘附强度分别是33.5kPa、36.7kPa、48.4kPa、56.2kPa、71.1kPa和76.3kPa,表明该组织粘合剂在氨基化玻璃表面和猪皮、兔子心脏生物组织上具有较强的粘附性能。
以上所述,仅是本申请的几个实施例,并非对本申请做任何形式的限制,虽然本申请以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限制本申请,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本申请技术方案的范围内,利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例,均属于技术方案范围内。
Claims (12)
1.一种组织粘合剂,其特征在于,所述组织粘合剂在猪皮表面,表面粘附时间<8h时,粘附强度≤55kPa;表面粘附时间≥8h时,粘附强度>55kPa;
所述组织粘合剂制备方法如下:
(1)分别获取明胶溶液、天然多酚溶液和天然交联剂溶液;
(2)将明胶溶液和天然多酚溶液混合,反应I,得到溶液I;
(3)将溶液I和天然交联剂溶液混合,反应II,得到所述组织粘合剂;
步骤(2)中,明胶溶液和天然多酚溶液用量的体积比为:10~30:1。
2.根据权利要求1所述的组织粘合剂,其特征在于,所述组织粘合剂在氨基化玻璃表面,表面粘附时间<8h时,粘附强度≤250kPa;表面粘附时间≥8h时,粘附强度>250kPa。
3.根据权利要求1所述的组织粘合剂,其特征在于,所述组织粘合剂由明胶、天然多酚和天然交联剂交联而成。
4.根据权利要求3所述的组织粘合剂,其特征在于,所述明胶选自牛来源明胶、猪来源明胶、鱼来源明胶中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的组织粘合剂,其特征在于,所述天然多酚选自邻苯三酚类化合物中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的组织粘合剂,其特征在于,所述邻苯三酚类化合物选自单宁酸、没食子酸中的至少一种。
7.根据权利要求3所述的组织粘合剂,其特征在于,所述天然交联剂选自京尼平。
8.根据权利要求1所述的组织粘合剂,其特征在于,步骤(1)中,所述明胶溶液中,明胶的浓度为5-10wt/vol%;
所述天然多酚溶液中,天然多酚的浓度为0.05-0.8g/mL;
所述天然交联剂溶液中,天然交联剂的浓度为0.01-0.15g/mL。
9.根据权利要求1所述的组织粘合剂,其特征在于,步骤(2)中,反应I的条件为:pH为8.1-8.8,温度为40-60℃,时间为0.5-2h。
10.根据权利要求1所述的组织粘合剂,其特征在于,步骤(3)中,溶液I和天然交联剂溶液用量的体积比为:
1~3:1。
11.根据权利要求1所述的组织粘合剂,其特征在于,步骤(3)中,反应II的条件为:pH为7.0-7.6,温度为20-30℃,时间为10-30min。
12.权利要求1-11任一项所述的组织粘合剂中的至少一种在组织粘合修复中的应用。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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