CN112981554B - 一种多孔结构止血纤维材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含介孔生物活性玻璃的多孔结构止血纤维材料及其制备方法。所述多孔结构止血纤维材料由介孔生物活性玻璃、成纤维聚合物、助纺剂通过静电纺丝工艺制备,并在制备过程中添加相应的造孔剂,制备出多孔纤维结构。避免了介孔生物活性材料作为一种粉体止血材料,用于创面止血时的缺陷,以纤维的应用方式存在,同时辅以纤维多孔结构,最大限度地发挥止血作用。
Description
技术领域
本发明属于生物医用材料技术领域,涉及一种多孔结构止血纤维材料及其制备方法,特别涉及一种含介孔生物活性玻璃的多孔结构止血纤维材料及其制备方法。
背景技术
出血是创伤患者的主要临床表现之一,而难以控制的出血是平时和战时院前创伤死亡的主要原因,有效的止血手段可减少因失血而造成的不必要伤亡。随着医学、生物工程学及新材料、新技术的发展,各国医学界对止血材料的止血性能的要求日益提高,各种新型医用止血材料也在不断问世。
介孔生物活性玻璃(mesoporous bioglass,MBG)具有高度有序的孔结构、均一的孔径分布、高的孔隙率和大的比表面积,且具有良好的生物相容性,在止血领域具有良好的应用前景,因此,自问世以来,便受到了广泛的关注。介孔生物活性玻璃作为一种粉体止血材料,应用于创面止血时极易脱落而影响到止血效果,给临床操作来带诸多不便。
壳聚糖是一种天然有机高分子多糖,法国科学家Braconnot在1811年从霉菌中发现,是自然界中唯一带正电荷的碱性多糖,具有良好的止血功能,及生物相容性和抗菌性,并且能够有效促进组织愈合。单纯使用壳聚糖制成的止血材料已有产品上市,但由于单一的纯壳聚糖身止血效果有限。
静电纺丝是高分子流体经静电雾化的特殊形式聚集成微小射流而固化形成的纤维,该技术制备的纤维具有高比表面积、高孔隙率,及良好的生物特性,与传统止血材料相比,在临床上具有显著的优势。壳聚糖等的力学性能较弱且具有较高的结晶性,导致其的电纺应用受到一定限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种含介孔生物活性玻璃的多孔结构止血纤维材料及其制备方法。该止血纤维既充分发挥了介孔生物活性玻璃的止血能力,又以纤维的形式避免了粉体材料用于止血时的临床缺陷,同时辅以多孔纤维结构,极大的增加了材料的比表面积,临床应用前景广泛、制备方法简单易操作。
本发明将介孔生物活性玻璃复合其他止血成份壳聚糖/海藻酸钠,对其进行适宜的改性,以提高其止血效果。
本发明优选方案中将介孔生物活性玻璃、壳聚糖/聚乙烯醇、海藻酸钠/聚氧化乙烯等通过静电纺丝工艺制备出具有多孔结构的纤维材料,进一步提升纤维材料的止血性能,具有良好的应用前景。
较为具体地,为了解决现有技术中存在的问题,本发明第一方面提供了一种多孔结构止血纤维材料,所述多孔结构止血纤维材料的原料包括介孔生物活性玻璃和成纤维聚合物,所述介孔生物活性玻璃占所述多孔结构止血纤维材料原料的总质量的百分比为1-80w/w%(比如,5w/w%、10w/w%、15w/w%、20w/w%、25w/w%、30w/w%、35w/w%、40w/w%、45w/w%、50w/w%、55w/w%、60w/w%、65w/w%、70w/w%、75w/w%),余量为所述成纤维聚合物。
在一些实施方式中,所述介孔生物活性玻璃占所述多孔结构止血纤维材料原料的总质量的百分比为25-75w/w%。
在一些实施方式中,所述介孔生物活性玻璃的元素包括Ca、P、Si、O。
在一些实施方式中,所述介孔生物活性玻璃具有三元SiO2-CaO-P2O5结构。
在一些实施方式中,所述介孔生物活性玻璃的元素还包括Mg、Ag、Zn、Na中至少一种。
在一些实施方式中,所述介孔生物活性玻璃粒径为25-250nm(比如,30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm、100nm、105nm、110nm、115nm、120nm、125nm、130nm、135nm、140nm、145nm、150nm、155nm、160nm、165nm、170nm、175nm、180nm、185nm、190nm、195nm、200nm、205nm、210nm、215nm、220nm、225nm、230nm、235nm、240nm、245nm)。
在一些实施方式中,所述介孔生物活性玻璃比表面积50m2/g以上,优选为50-500m2/g(比如,100m2/g、150m2/g、200m2/g、250m2/g、300m2/g、350m2/g、400m2/g、450m2/g)。
在一些实施方式中,所述介孔生物活性玻璃平均孔径3.5-18nm(比如,4nm、4.5nm、5nm、5.5nm、6nm、6.5nm、7nm、7.5nm、8nm、8.5nm、9nm、9.5nm、10nm、10.5nm、11nm、11.5nm、12nm、12.5nm、13nm、13.5nm、14nm、14.5nm、15nm、15.5nm、16nm、16.5nm、17nm、17.5nm)。
在一些实施方式中,所述介孔生物活性玻璃是表面处理剂接枝的介孔生物活性玻璃。
所述表面处理剂用于将所述介孔生物活性玻璃和所述成纤维聚合物交联在一起。所述表面处理剂选自本领域可用的能够将所述介孔生物活性玻璃和所述成纤维聚合物交联在一起的表面处理剂。
在一些实施方式中,所述表面处理剂为硅烷偶联剂。
在一些实施方式中,所述硅烷偶联剂选自氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种或多种的组合。
在一些实施方式中,所述成纤维聚合物选自壳聚糖、海藻酸钠、胶原、明胶、丝素蛋白中的一种或多种的组合。
在一些实施方式中,所述壳聚糖脱乙酰度为70%-95%。
在一些实施方式中,所述壳聚糖的分子量为300000-10000000(比如,1000000、2000000、3000000、4000000、5000000、6000000、7000000、8000000、9000000)。
在一些实施方式中,所述海藻酸钠的分子量为5000-180000(比如,20000、40000、60000、80000、100000、120000、140000、160000、180000)。
在一些实施方式中,所述多孔结构止血纤维材料的原料还包括:助纺剂。
在一些实施方式中,所述助纺剂选自聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙二醇中的一种或多种的组合。
将聚乙烯醇(PVA)、聚氧化乙烯(PEO)等无毒、生物相容性好的水溶性高分子材料用来改善壳聚糖的电纺性能。
在一些实施方式中,在所述多孔结构止血纤维材料的原料中,所述成纤维聚合物和所述助纺剂的重量比例为9-1:1(比如,8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1)。
在一些实施方式中,在所述多孔结构止血纤维材料的原料中,所述成纤维聚合物和所述助纺剂的重量比例为4:1-3(比如,2:1)。
在一些实施方式中,用于制备所述多孔结构止血纤维材料的原料还包括:造孔剂。
在一些实施方式中,所述造孔剂为醇溶性造孔剂。
在一些实施方式中,所述造孔剂选自聚乙烯吡咯烷酮、甲基纤维素、乙基纤维素中的一种或多种的组合。
在一些实施方式中,在所述多孔结构止血纤维材料的原料中,所述造孔剂占所述造孔剂、所述成纤维聚合物与所述助纺剂的质量总和之比为40-90w/w%(比如,45w/w%、50w/w%、55w/w%、60w/w%、65w/w%、70w/w%、75w/w%、80w/w%、85w/w%)。
在一些实施方式中,在所述多孔结构止血纤维材料的原料中,所述造孔剂占所述造孔剂、所述成纤维聚合物与所述助纺剂的质量总和之比为44-53w/w%。
本发明第二方面提供了一种本发明第一方面所述多孔结构止血纤维材料的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
S1:接枝介孔生物活性玻璃的制备:
将所述介孔生物活性玻璃与所述表面处理剂溶液混合,得到第一混合物;将所述第一混合物干燥,得到所述接枝介孔生物活性玻璃;
S2:成纤维聚合物溶液的制备:
将所述成纤维聚合物和所述酸性溶液或水混合,得到所述成纤维聚合物溶液;
S3:混合:
将所述接枝介孔生物活性玻璃和所述成纤维聚合物溶液混合,得到第二混合物;
S4:静电纺丝:
通过静电纺丝,将所述第二混合物制备成纤维材料。
在一些实施方式中,在步骤S1中,所述介孔生物活性玻璃与所述表面处理剂的用量重量比为1:0.5-2(比如,1:0.6、1:0.8、1:1.0、1:1.2、1:1.4、1:1.6、1:1.8)。
在一些实施方式中,在步骤S1中,所述表面处理剂溶液的溶剂是有机溶剂。
在一些实施方式中,在步骤S1中,所述表面处理剂溶液的溶剂是有水无机溶剂。
在一些实施方式中,在步骤S1中,所述表面处理剂溶液的溶剂选自无水甲苯、无水异丙醇、无水乙醇中的任一种或几种的组合。
在一些实施方式中,在步骤S1中,所述表面处理剂溶液的浓度为0.5-2g/100mL(比如,0.6g/100mL、0.8g/100mL、1.0g/100mL、1.2g/100mL、1.4g/100mL、1.6g/100mL、1.8g/100mL)。
在一些实施方式中,在步骤S1中,将所述介孔生物活性玻璃与所述表面处理剂溶液混合,搅拌,得到第一混合物。
在一些实施方式中,在步骤S1中,搅拌1-10小时(比如,2小时、4小时、6小时、8小时)。
在一些实施方式中,在步骤S1中,将所述第一混合物过滤、取滤渣干燥,得到所述接枝介孔生物活性玻璃。
在一些实施方式中,在步骤S1中,干燥的温度为80-130℃(比如,90℃、100℃、110℃、120℃)。
在一些实施方式中,在步骤S2中,将所述成纤维聚合物、所述助纺剂和所述酸性溶液或水混合,得到所述成纤维聚合物溶液。
在一些实施方式中,在步骤S2中,所述酸性溶液为醋酸水溶液、盐酸、柠檬酸水溶液、酒石酸水溶液中任一种或几种的组合。
在一些实施方式中,在步骤S2中,所述酸性溶液的浓度为1-5w/v%(比如,1.5g/100mL、2g/100mL、2.5g/100mL、3g/100mL、3.5g/100mL、4g/100mL、4.5g/100mL)。
在一些实施方式中,在步骤S2中,所述成纤维聚合物的质量与所述酸性溶液或水的体积比为1-5:100(比如,2:100、3:100、4:100),其中质量的单位为g,体积的单位为ml。
在一些实施方式中,在步骤S2中,所述成纤维聚合物的质量与所述酸性溶液或水的体积比为1:50。
在一些实施方式中,在步骤S3中,将所述接枝介孔生物活性玻璃和所述成纤维聚合物溶液混合,搅拌,得到第二混合物;
在一些实施方式中,在步骤S4中,所述静电纺丝的条件为:纺丝距离为10-30cm。
在一些实施方式中,在步骤S4中,所述静电纺丝的条件为:纺丝距离为15-20cm。
在一些实施方式中,在步骤S4中,所述静电纺丝的条件为:纺丝电压为15-25KV。
在一些实施方式中,在步骤S4中,所述静电纺丝的条件为:纺丝电压为18KV。
在一些实施方式中,在步骤S4中,所述静电纺丝的条件为:液体流速为0.2-0.5ml/h。
在一些实施方式中,在步骤S4中,所述静电纺丝的条件为:液体流速为0.3-0.4ml/h。
在一些实施方式中,在步骤S3中,将所述接枝介孔生物活性玻璃、所述造孔剂和所述成纤维聚合物溶液混合,得到所述第二混合物,并且在步骤S4之后,所述制备方法还包括如下步骤:
S5:清洗:
用清洗剂将所述纤维材料中的所述造孔剂去除,得到多孔纤维材料。
在一些实施方式中,在步骤S3中,将所述接枝介孔生物活性玻璃、所述造孔剂和所述成纤维聚合物溶液混合,搅拌,得到第二混合物;
在一些实施方式中,在步骤S5中,所述清洗剂为无水有机清洗剂。
在一些实施方式中,在步骤S5中,所述清洗剂为无水乙醇。
在一些实施方式中,所述制备方法还包括如下步骤:
S6:干燥:
将步骤S4制备的所述纤维材料或步骤S5制备的所述多孔纤维材料干燥,得到干燥的多孔纤维材料。
在一些实施方式中,在步骤S6中,干燥的温度为:30-80℃(比如,40℃、50℃、60℃、70℃)。
在一些实施方式中,在步骤S6中,所述干燥为真空干燥。
在一些实施方式中,在步骤S6中,将多孔纤维材料干燥、灭菌,得到干燥的多孔纤维材料。
在一些实施方式中,在步骤S6中,所述灭菌为辐照灭菌。
前述步骤S3所制备的第二混合物、S4所制备的纤维材料、步骤S5所制备的多孔纤维材料、以及步骤S6所制备的干燥的多孔纤维材料,均可作为止血材料。
介孔生物活性玻璃是具有多孔架构,止血机理是依赖材料优异的吸附能力,可在数秒钟内吸干伤口流出的血液中的水分,而不吸收红细胞、血小板和其它凝血因子,因而使凝血因子浓缩,更快地发生凝血相关生物化学反应,立即起到止血效果。介孔生物活性玻璃整体具有规整有序的孔道结构,较大孔容与比表面积。分子中大量的硅羟基基团可以接枝功能性基团,而功能性基团与药物分子之间较强的化学键作用可以实现对药物的储存,空腔还能够将各种各样的药物包埋在其孔道里,对药物进行缓释。
介孔生物活性玻璃具有高的孔隙率,表面上具有硅羟基,硅羟基与硅烷交联剂上的烷氧基作用后发生键合反应,硅烷交联剂上另一端的活性基团与成纤维聚合物的侧链发生交联反应,则使介孔生物活性玻璃与成纤维聚合物之间通过硅烷交联剂残基形成了空间上的定位。同时,用硅烷偶联剂处理后,还能够使得无机粉体介孔生物活性玻璃与成纤维聚合物结合得更紧密。
硅烷偶联剂处理介孔生物活性玻璃,介孔生物活性玻璃与壳聚糖通过硅烷偶联剂的化学键合,结合的更紧密,介孔生物活性玻璃与壳聚糖做成多孔的纤维结构,进一步提高止血能力。
介孔生物活性玻璃与成纤维聚合物紧密偶联,就使得介孔生物活性玻璃与成纤维聚合物的作用聚合与协同,但硅烷交联剂残基使得二者不至于空间过近,形成空间位阻而妨碍二者表面基团功能的同时发挥,这能够进一步增强协同作用。
采用静电纺丝后,介孔生物活性玻璃-硅烷交联剂残基-成纤维聚合物复合物被进一步加工成纤维状,在止血操作时,相对于球形或粉末状的止血材料来说,更不容易被血液冲走,也避免了止血材料对伤口附近的污染。
当使用助纺剂后,可以改善壳聚糖、海藻酸钠等成纤维聚合物的电纺性能,PVA、PEO等助纺剂具有良好的成纤性、亲水性,易于通过静电纺丝获得微纳米结构纤维。
先在体系中添加造孔剂,采用静电纺丝后去除造孔剂,则使得纤维材料中具有广泛分布的小孔,使得介孔生物活性玻璃-硅烷交联剂残基-成纤维聚合物复合物聚合了介孔生物活性玻璃和成纤维聚合物复合物的抑菌、止血性能的前提下,还能够减小介孔生物活性玻璃-硅烷交联剂残基-成纤维聚合物复合物对介孔生物活性玻璃孔隙率的影响,维持较大的比表面积和较好的止血性能。
与现有技术相比,本发明的技术效益如下:
1、将介孔生物活性玻璃与纤维结合用于止血,既充分发挥了介孔生物活性玻璃的止血能力,又避免了其作为粉剂用于临床止血时的缺陷。
2、在制备过程中添加造孔剂,制备出多孔纤维材料,极大地增加了纤维材料的比表面积,进一步提高了止血性能。
3、添加聚乙烯醇、PEO作为助纺剂,改善了壳聚糖/海藻酸钠的电纺性能。
4、介孔生物活性玻璃遇水后可以释放离子,形成碱性环境,具有良好的抑菌效果,并且释放的Ca2+,可以促进血液的凝固。
具体实施方式
为了对本发明进一步的理解,下面结合具体实施例对本发明做进一步说明,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,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,都属于本发明保护的范围。
材料:
介孔生物活性玻璃:其包括Ca、P、Si、O元素,具有三元SiO2-CaO-P2O5结构,还可以包括Mg、Ag、Zn、Na中至少一种,该活性玻璃含有纳米级介孔,比表面积50m2/g以上。玻璃粉体的粒径为纳米级。下面列举例子来说明本发明的介孔生物活性玻璃。
本发明使用的介孔生物活性玻璃可以是按照如下文献1的方法制备得到的介孔生物活性玻璃,该介孔生物活性玻璃展示优异的表面结构、孔状以及生物活性,具有三元SiO2-CaO-P2O5结构,粒径25-250nm,比表面积50-500m2/g,平均孔径3.5-18nm。
具体的以下实施例中使用的介孔生物活性玻璃为文献1中的MBG-PEG,其利用FESEM图像计算的粒度分布,尺寸范围为30-130nm,比表面积为52.2m2/g,平均孔径为15.6nm。
文献1:Akrity Anand,V.Lalzawmliana,et al.Preparation and in vivobiocompatibility studies of different mesoporous bioactive glasses.Journal ofthe Mechanical Behavior of Biomedical Materials,2019,89:89-98。
本发明所用介孔生物活性玻璃可以使用本领域常规的介孔生物活性玻璃。
以下实施例中具体试剂和材料的限定,仅是为了使本发明更加清楚,其不构成对本发明的限制。
硅烷偶联剂KH550:名称为氨丙基三乙氧基硅烷;分子式为:NH2CH2CH2CH2Si(OC2H5)3。
壳聚糖:分子量为300000-10000000,脱乙酰度为50%-95%。以下实施例中的壳聚糖为脱乙酰度大于93%,相对分子质量1.26×106,粘度小于0.1Pa·s,购自上海连胜化工有限公司。
聚氧化乙烯(PEO):分子量较优使用范围为100000-1000000,以下实施例中的聚氧化乙烯相对分子质量6×105,购自浙江金壳生物化学有限公司。
海藻酸钠:分子量为5000-180000。
聚乙烯醇(PVA):分子量较优使用范围为4000-250000。以下实施例中聚乙烯醇的相对分子质量88 000,购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
聚乙烯吡咯烷酮(PVP):相对分子质量为34000,购自亚什兰集团公司。
实施例1:
(1)将1g介孔生物活性玻璃加入到含有1g硅烷偶联剂KH550的100ml无水甲苯溶液中,搅拌3-5小时,然后过滤、取滤渣,100℃烘干,得到处理后的介孔生物活性玻璃;
(2)将0.2g壳聚糖、0.05gPVA溶于10ml 2%(g/100ml)醋酸水溶液中,得到壳聚糖溶液;然后将0.05g处理后的介孔生物活性玻璃、0.2gPVP加入到壳聚糖溶液中,搅拌均匀;
(3)将步骤(2)得到的溶液分别装入静电纺丝仪的相应的注射器,通过静电纺丝工艺制备出止血纤维材料,纺丝距离为15cm,纺丝电压为18KV,液体流速为0.3ml/h,2h后收集产品止血纤维;
(4)将步骤(3)制备的止血纤维用无水乙醇清洗,除去造孔剂PVP,得到多孔纤维结构;
(5)将步骤(4)制备的多孔结构止血纤维放入真空干燥箱中,50℃条件下真空干燥2-3小时,然后辐照灭菌即得最终产品。
实施例2:
(1)将1g介孔生物活性玻璃加入到含有1g硅烷偶联剂KH550的100ml无水甲苯溶液中,搅拌3-5小时,然后过滤、取滤渣,100℃烘干,得到处理后的介孔生物活性玻璃;
(2)将0.2g壳聚糖、0.1gPVA溶于10ml 2%(g/100ml)醋酸水溶液中,得到壳聚糖溶液;然后将0.1g处理后的介孔生物活性玻璃、0.3g甲基纤维素加入到壳聚糖溶液中,搅拌均匀;
(3)将步骤(2)得到的溶液分别装入静电纺丝仪的相应的注射器,通过静电纺丝工艺制备出止血纤维材料,纺丝距离为20cm,纺丝电压为18KV,液体流速为0.4ml/h,2h后收集产品止血纤维;
(4)将步骤(3)制备的止血纤维用无水乙醇清洗,除去造孔剂甲基纤维素,得到多孔纤维结构;
(5)将步骤(4)制备的多孔结构止血纤维放入真空干燥箱中,50℃条件下真空干燥2-3小时,然后辐照灭菌即得最终产品。
实施例3:
(1)将1g介孔生物活性玻璃加入到含有1g硅烷偶联剂KH550的100ml无水甲苯溶液中,搅拌3-5小时,然后过滤、取滤渣,100℃烘干,得到处理后的介孔生物活性玻璃;
(2)将0.2g壳聚糖、0.15gPVA溶于10ml 2%(g/100ml)醋酸水溶液中,得到壳聚糖溶液;然后将0.15g处理后的介孔生物活性玻璃、0.4g乙基纤维素加入到壳聚糖溶液中,搅拌均匀;
(3)将步骤(2)得到的溶液分别装入静电纺丝仪的相应的注射器,通过静电纺丝工艺制备出止血纤维材料,纺丝距离为20cm,纺丝电压为18KV,液体流速为0.4ml/h,2h后收集产品止血纤维;
(4)将步骤(3)制备的止血纤维用无水乙醇清洗,除去造孔剂乙基纤维素得到多孔纤维结构;
(5)将步骤(4)制备的多孔结构止血纤维放入真空干燥箱中,50℃条件下真空干燥2-3小时,然后辐照灭菌即得最终产品。
实施例4:
(1)将1g介孔生物活性玻璃加入到含有1g硅烷偶联剂KH550的100ml无水甲苯溶液中,搅拌3-5小时,然后过滤、取滤渣,100℃烘干,得到处理后的介孔生物活性玻璃;
(2)将0.2g海藻酸钠、0.05g聚乙烯醇溶于10ml水中,得到海藻酸钠溶液;然后将0.05g处理后的介孔生物活性玻璃、0.2gPVP加入到海藻酸钠溶液中,搅拌均匀;
(3)将步骤(2)得到的溶液分别装入静电纺丝仪的相应的注射器,通过静电纺丝工艺制备出止血纤维材料,纺丝距离为15cm,纺丝电压为18KV,液体流速为0.3ml/h,2h后收集产品止血纤维;
(4)将步骤(3)制备的止血纤维用无水乙醇清洗,除去造孔剂PVP,得到多孔纤维结构;
(5)将步骤(4)制备的多孔结构止血纤维放入真空干燥箱中,50℃条件下真空干燥2-3小时,然后辐照灭菌即得最终产品
实施例5:
(1)将1g介孔生物活性玻璃加入到含有1g硅烷偶联剂KH550的100ml无水甲苯溶液中,搅拌3-5小时,然后过滤、取滤渣,100℃烘干,得到处理后的介孔生物活性玻璃;
(2)将0.2g海藻酸钠、0.1g聚乙烯醇溶于10ml水中,得到海藻酸钠溶液;然后将0.1g处理后的介孔生物活性玻璃、0.3g甲基纤维素加入到海藻酸钠溶液中,搅拌均匀;
(3)将步骤(2)得到的溶液分别装入静电纺丝仪的相应的注射器,通过静电纺丝工艺制备出止血纤维材料,纺丝距离为20cm,纺丝电压为18KV,液体流速为0.4ml/h,2h后收集产品止血纤维;
(4)将步骤(3)制备的止血纤维用无水乙醇清洗,除去造孔剂甲基纤维素,得到多孔纤维结构;
(5)将步骤(4)制备的多孔结构止血纤维放入真空干燥箱中,50℃条件下真空干燥2-3小时,然后辐照灭菌即得最终产品。
实施例6:
(1)将1g介孔生物活性玻璃加入到含有1g硅烷偶联剂KH550的100ml无水甲苯溶液中,搅拌3-5小时,然后过滤、取滤渣,100℃烘干,得到处理后的介孔生物活性玻璃;
(2)将0.2g海藻酸钠、0.15g聚乙烯醇溶于10ml水中,得到海藻酸钠溶液;然后将0.15g处理后的介孔生物活性玻璃、0.4g乙基纤维素加入到海藻酸钠溶液中,搅拌均匀;
(3)将步骤(2)得到的溶液分别装入静电纺丝仪的相应的注射器,通过静电纺丝工艺制备出止血纤维材料,纺丝距离为20cm,纺丝电压为18KV,液体流速为0.4ml/h,,2h后收集产品止血纤维;
(4)将步骤(3)制备的止血纤维用无水乙醇清洗,除去造孔剂乙基纤维素,得到多孔纤维结构;
(5)将步骤(4)制备的多孔结构止血纤维放入真空干燥箱中,50℃条件下真空干燥2-3小时,然后辐照灭菌即得最终产品。
对比例1:
(1)将0.2g壳聚糖、0.05gPVA溶于10ml 2%(w/v)醋酸水溶液中,得到壳聚糖溶液;然后将0.2gPVP加入到壳聚糖溶液中,搅拌均匀;
(2)将步骤(1)得到的溶液分别装入静电纺丝仪的相应的注射器,通过静电纺丝工艺制备出止血纤维材料,纺丝距离为15cm,纺丝电压为18KV,液体流速为0.3ml/h,2h后收集产品止血纤维;
(3)将步骤(2)制备的止血纤维用无水乙醇清洗,除去造孔剂PVP,得到多孔纤维结构;
(4)将步骤(3)制备的多孔结构止血纤维放入真空干燥箱中,50℃条件下真空干燥2-3小时,然后辐照灭菌即得最终产品。
对比例2:
(1)将0.2g海藻酸钠、0.05g聚乙烯醇溶于10ml水中,得到海藻酸钠溶液;然后将0.2gPVP加入到海藻酸钠溶液中,搅拌均匀;
(2)将步骤(1)得到的溶液分别装入静电纺丝仪的相应的注射器,通过静电纺丝工艺制备出止血纤维材料,纺丝距离为15cm,纺丝电压为18KV,液体流速为0.3ml/h,2h后收集产品止血纤维;
(3)将步骤(2)制备的止血纤维用无水乙醇清洗,除去造孔剂PVP,得到多孔纤维结构;
(4)将步骤(3)制备的多孔结构止血纤维放入真空干燥箱中,50℃条件下真空干燥2-3小时,然后辐照灭菌即得最终产品。
对比例3:
(1)将1g介孔生物活性玻璃加入到含有1g硅烷偶联剂KH550的100ml无水甲苯溶液中,搅拌3-5小时,然后过滤、取滤渣,100℃烘干,得到处理后的介孔生物活性玻璃;
(2)将0.2g壳聚糖、0.05gPVA溶于10ml 2%(w/v)醋酸水溶液中,得到壳聚糖溶液;然后将0.05g处理后的介孔生物活性玻璃加入到壳聚糖溶液中,搅拌均匀;
(3)将步骤(2)得到的溶液分别装入静电纺丝仪的相应的注射器,通过静电纺丝工艺制备出止血纤维材料,纺丝距离为15cm,纺丝电压为18KV,液体流速为0.3ml/h,2h后收集产品止血纤维;
(4)将步骤(3)制备的多孔结构止血纤维放入真空干燥箱中,50℃条件下真空干燥2-3小时,然后辐照灭菌即得最终产品。
物化性能表征:
针对各个实施例和对比例制备得到的止血材料,采用国家标准GB/T24533-2009中记载的方法,测量了比表面积,结果参见表1。
针对各个实施例和对比例制备得到的止血材料,测量了孔隙率,测量方法为:在50mL的小烧杯中装入无水乙醇溶液,称取烘干至衡重的止血材料(质量为m1)浸泡于乙醇中,循环抽真空至止血产品不再有气泡溢出,称取含有乙醇和止血材料的烧杯总重量为m2,再将内部含有乙醇的止血产品取出,将剩余的烧杯和乙醇称重为m3,每个样品平行3次。
测得孔隙率P为:
P=(m2-m3-m1)/(m2-m3)×100%
其中:(m2-m3-m1)为止血产品的孔隙中所含有的乙醇的质量;(m2-m3)为含有乙醇的止血材料总质量。
结果参见表1。
表1.止血材料的性能表征
分组 | 比表面积(m<sup>2</sup>/g) | 孔隙率(%) |
实验组-实施例1 | 51 | 82 |
实验组-实施例2 | 45 | 86 |
实验组-实施例3 | 55 | 89 |
实验组-实施例4 | 49 | 81 |
实验组-实施例5 | 52 | 84 |
实验组-实施例6 | 57 | 86 |
实验组-对比例1 | 34 | 73 |
实验组-对比例2 | 38 | 70 |
实验组-对比例3 | 10 | 20 |
由表1的数据可知:本发明制备的止血材料,具有较高的比表面积及孔隙率,从而在应用于止血创面时,能够迅速吸收血液中的水分,提高血液中的有效凝血因子浓度,加速凝血过程的发生,从而实现快速止血作用。
检测例1:止血模型试验
取健康成年SD大鼠,80只,雌雄各半,体重200±20g,随机分成10组,每组8只。腹腔注射3w/v%戊巴比妥钠(注射剂量为40mg/kg体重)麻醉大鼠,沿股内侧切一3cm切口,剥离股动脉,将股动脉横向剪开占直径1/3长度的切口。立即用称重后的无菌纱布擦去喷出的血液,将止血材料覆盖股动脉,覆盖无菌纱布压迫止血,然后观察创面的出血情况,直至出血停止,以去除纱布3min不再出血判定为成功止血,止血试验以2min为界,大于2min视为不能止血。记录止血时间和出血量(出血量为止血前后无菌纱布和止血材料的总重量之差)。空白组不作止血处理。
对照组1(介孔生物活性玻璃):仅用介孔生物活性玻璃粉体充当止血材料。
表2.出血时间与出血量实验结果
动物实验结果充分说明,本发明制备的含介孔生物活性玻璃的多孔结构止血纤维材料具有优异的止血效果,具有广阔的临床应用前景。
由技术常识可知,本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此,上述公开的实施方案,就各方面而言,都只是举例说明,并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (38)
1.一种多孔结构止血纤维材料,所述多孔结构止血纤维材料的原料包括介孔生物活性玻璃和成纤维聚合物,所述介孔生物活性玻璃占所述多孔结构止血纤维材料原料的总质量的百分比为25-75w/w%,所述介孔生物活性玻璃是表面处理剂接枝的介孔生物活性玻璃;所述介孔生物活性玻璃平均孔径3.5-18nm;所述介孔生物活性玻璃比表面积50-500m2/g;所述介孔生物活性玻璃粒径为25-250nm;所述表面处理剂为硅烷偶联剂;所述成纤维聚合物选自壳聚糖或海藻酸钠;
用于制备所述多孔结构止血纤维材料的原料还包括:造孔剂和助纺剂;所述造孔剂为醇溶性造孔剂;造孔剂占所述造孔剂、所述成纤维聚合物与所述助纺剂的质量总和之比为44-53w/w%;
所述多孔结构止血纤维材料的制备方法包括以下步骤:
S1:接枝介孔生物活性玻璃的制备:
将所述介孔生物活性玻璃与所述表面处理剂溶液混合,得到第一混合物;将所述第一混合物干燥,得到所述接枝介孔生物活性玻璃;
S2:成纤维聚合物溶液的制备:
将所述成纤维聚合物、所述助纺剂和酸性溶液或水混合,得到所述成纤维聚合物溶液;
S3:混合:
将所述接枝介孔生物活性玻璃、所述造孔剂和所述成纤维聚合物溶液混合,搅拌,得到第二混合物;
S4:静电纺丝:
通过静电纺丝,将所述第二混合物制备成纤维材料;
S5:清洗:
用清洗剂将所述纤维材料中的所述造孔剂去除,得到多孔纤维材料。
2.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,所述介孔生物活性玻璃的元素包括Ca、P、Si、O。
3.如权利要求2所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,所述介孔生物活性玻璃具有三元SiO2-CaO-P2O5结构。
4.如权利要求2所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,所述介孔生物活性玻璃的元素还包括Mg、Ag、Zn、Na中至少一种。
5.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,所述硅烷偶联剂选自氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种或多种的组合。
6.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,所述壳聚糖脱乙酰度为70%-95%。
7.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,所述壳聚糖的分子量为300000-10000000。
8.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,所述海藻酸钠的分子量为5000-180000。
9.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,所述助纺剂选自聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙二醇中的一种或多种的组合。
10.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在所述多孔结构止血纤维材料的原料中,所述成纤维聚合物和所述助纺剂的重量比例为9-1:1。
11.如权利要求10所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在所述多孔结构止血纤维材料的原料中,所述成纤维聚合物和所述助纺剂的重量比例为4:1-3。
12.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,
所述造孔剂选自聚乙烯吡咯烷酮、甲基纤维素、乙基纤维素中的一种或多种的组合。
13.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S1中,所述介孔生物活性玻璃与所述表面处理剂的用量重量比为1:0.5-2。
14.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S1中,所述表面处理剂溶液的溶剂是有机溶剂。
15.如权利要求14所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S1中,所述表面处理剂溶液的溶剂是无水有机溶剂。
16.如权利要求15所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S1中,所述表面处理剂溶液的溶剂选自无水甲苯、无水异丙醇、无水乙醇中的任一种或几种的组合。
17.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S1中,所述表面处理剂溶液的浓度为0.5-2g/100mL。
18.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S1中,将所述介孔生物活性玻璃与所述表面处理剂溶液混合,搅拌,得到第一混合物。
19.如权利要求18所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S1中,搅拌1-10小时。
20.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S1中,将所述第一混合物过滤、取滤渣干燥,得到所述接枝介孔生物活性玻璃。
21.如权利要求20所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S1中,干燥的温度为80-130℃。
22.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S2中,所述酸性溶液为醋酸水溶液、盐酸、柠檬酸水溶液、酒石酸水溶液中任一种或几种的组合。
23.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S2中,所述酸性溶液的浓度为1-5 g/100mL。
24.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S2中,所述成纤维聚合物的质量与所述酸性溶液或水的体积比为1-5:100,其中质量的单位为g,体积的单位为ml。
25.如权利要求24所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S2中,所述成纤维聚合物的质量与所述酸性溶液或水的体积比为1:50。
26.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S4中,所述静电纺丝的条件为:纺丝距离为10-30cm。
27.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S4中,所述静电纺丝的条件为:纺丝距离为15-20cm。
28.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S4中,所述静电纺丝的条件为:纺丝电压为15-25KV。
29.如权利要求28所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S4中,所述静电纺丝的条件为:纺丝电压为18KV。
30.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S4中,所述静电纺丝的条件为:液体流速为0.2-0.5ml/h。
31.如权利要求30所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S4中,所述静电纺丝的条件为:液体流速为0.3-0.4ml/h。
32.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S5中,所述清洗剂为无水有机清洗剂。
33.如权利要求32所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S5中,所述清洗剂为无水乙醇。
34.如权利要求1所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,所述制备方法还包括如下步骤:
S6:干燥:
将步骤S5制备的所述多孔纤维材料干燥,得到干燥的多孔纤维材料。
35.如权利要求34所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S6中,干燥的温度为:30-80℃。
36.如权利要求34所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S6中,所述干燥为真空干燥。
37.如权利要求34所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S6中,将多孔纤维材料干燥、灭菌,得到干燥的多孔纤维材料。
38.如权利要求37所述的多孔结构止血纤维材料,其特征在于,在步骤S6中,所述灭菌为辐照灭菌。
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