CN115887745A

CN115887745A - 一种止血水凝胶及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN115887745A
Application number: CN202211476089.XA
Authority: CN
Inventors: 李岩; 龙雨; 吴琰; 汪赫男
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2022-11-23
Filing date: 2022-11-23
Publication date: 2023-04-04

Abstract

本发明提供了一种止血水凝胶及其制备方法和应用，涉及材料领域，以解决止血材料制备复杂，伤口愈合速度不佳的技术问题。所述止血水凝胶的制备方法，包括以下步骤：将氧化海藻酸钠溶于水中形成第一溶液；将含有氨基的聚合物溶于水中、加入海螵蛸粉末混合形成第二溶液，海螵蛸在第二溶液的占比为5wt/v％～30wt/v％；混合第一溶液与第二溶液反应形成水凝胶，氧化海藻酸钠与含有氨基的聚合物的重量比为(1～5)：1。本发明的止血水凝胶凝胶时间短，溶胀率高，能有效吸收伤口渗出液，所形成的三维多孔结构能成功的将海螵蛸装载起来，操作简单快捷，加工效率高，成本低，可适用范围广，可以快速高效地制备负载海螵蛸的伤口愈合材料。

Description

一种止血水凝胶及其制备方法和应用

技术领域

本公开涉及材料领域，尤其涉及一种止血水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

皮肤是身体中最重要的器官之一，其抵御各种外部物质的保护屏障。日常生活中，皮肤很容易因为外力或手术等各种外部因素造成皮肤上皮或粘膜上皮衬膜连续性的破坏，形成伤口。

采用敷料快速止血，防止伤口二次伤害可以促进伤口愈合，减轻创伤并发症。现有技术中，敷料制备较为复杂，敷料对于伤口组织液吸收不佳、抗凝血指数高，对于伤口的愈合时间较长。因此，需要提供一种有利于伤口快速愈合的止血材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种止血水凝胶及其制备方法和应用，以解决止血材料制备复杂，伤口愈合速度不佳的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明实施例提供一种止血水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

将氧化海藻酸钠溶于水中形成第一溶液；

将含有氨基的聚合物溶于水中、加入海螵蛸粉末混合形成第二溶液，所述海螵蛸在所述第二溶液的占比为5wt/v％～30wt/v％；

混合所述第一溶液与所述第二溶液反应形成所述水凝胶，其中，所述氧化海藻酸钠与所述含有氨基的聚合物的重量比为(1～5)：1。

根据本公开的至少一个实施方式，所述氧化海藻酸钠的氧化度为9％～80％。

根据本公开的至少一个实施方式，所述制备方法还包括：

将海藻酸钠与高碘酸钠反应生成所述氧化海藻酸钠，所述海藻酸钠与所述高碘酸钠的重量比为1：(0.2～2)。

根据本公开的至少一个实施方式，所述将海藻酸钠与高碘酸钠反应生成所述氧化海藻酸钠，使用乙二醇中止氧化反应，所述乙二醇与所述海藻酸钠的重量比为(5～10)：1。

根据本公开的至少一个实施方式，所述含有氨基的聚合物包括明胶、改性透明质酸和壳聚糖中的一种。

根据本公开的至少一个实施方式，所述改性透明质酸为己二酸二酰通过酰胺化反应接枝到透明质酸生成。

根据本公开的至少一个实施方式，所述海螵蛸粉末的粒径为100目～500目。

相对于现有技术，本发明的止血水凝胶的制备方法使用含有醛基的亲水性聚合物或者通过氧化反应使得聚合物基团带有醛基的亲水性聚合物，氧化海藻酸钠作为制备水凝胶的原料之一，使用含有氨基的聚合物或者通过氨基化改性的聚合物作为制备水凝胶的另一原料，并将海螵蛸粉末均匀分散在含有氨基的聚合物溶液中；通过将含有两种原料的第一溶液、第二溶液进行混合后发生席夫碱反应得到负载海螵蛸的水凝胶。此种水凝胶为三维多孔结构，能有效吸收伤口渗出液，具有凝胶时间短、溶胀率高、良好的生物相容性和血液相容性等优点。其中海螵蛸能调节多种生长因子、促进胶原合成，并具有止血凝血、抗菌消炎、增强免疫功能、抗脂质过氧化的作用。而本发明实施例提供的多孔结构的水凝胶不仅凝胶时间短，而且溶胀率高，能有效吸收伤口渗出液。同时本发明实施例的水凝胶含水量很高，可以为伤口提供一个湿润的环境，降低皮肤伤口的温度，可为伤口提供湿润环境促进伤口愈合。

水凝胶的三维多孔结构能成功的将海螵蛸装载起来，不仅操作简单快捷，加工效率高，成本低，可适用范围广，可以快速高效地制备负载海螵蛸的伤口愈合材料。水凝胶与海螵蛸相互协同，海螵蛸能快速止血敛疮，水凝胶能为伤口提供湿润环境进一步促进伤口愈合，从而制备的含有海螵蛸的水凝胶具有较低的溶血率，抗凝血指数低，能快速止血，并且能促进成纤维细胞的增殖与粘附，有利于伤口愈合。

本发明的另一目的在于还提供一种止血水凝胶，采用上述的止血水凝胶的制备方法制备而成。

相对于现有技术，本发明所述的止血水凝胶具有以下优势：

所述止血水凝胶与上述止血水凝胶的制备方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的另一目的在于还提供一种上述止血水凝胶在敷料中的应用。

相对于现有技术，本发明的上述应用具有以下优势：

止血水凝胶在敷料中的应用与上述制备方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开实施方式的止血水凝胶的制备方法的流程示意图。

图2是根据本公开实施方式的不同氧化度下氧化海藻酸钠/明胶水凝胶的凝胶时间。

图3是根据本公开实施方式的氧化度为79.93％的氧化海藻酸钠/明胶水凝胶的扫描电镜图。

图4是根据实施例1的负载15％海螵蛸的氧化海藻酸钠/明胶水凝胶的扫描电镜图。

图5是根据实施例1、4-7的负载不同含量海螵蛸的氧化海藻酸钠/明胶水凝胶的溶胀比曲线图。

图6是根据实施例1、4-7的负载不同含量海螵蛸的氧化海藻酸钠/明胶水凝胶的细胞增殖图。

图7是根据实施例1、4-7的负载不同含量海螵蛸的氧化海藻酸钠/明胶水凝胶的抗凝血指数图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

现有技术中的单一的水凝胶力学性能差，凝胶时间长，止血性能差。而海螵蛸为海洋动物乌贼的干燥内壳，鲜有将海螵蛸治疗创面修复，大多用于内服治疗内科疾病。即使用于外用止血，由于没有湿润环境，伤口愈合也较慢。

本发明实施例提供的负载海螵蛸的氧化海藻酸钠/明胶水凝胶的制备方法，请参阅图1所示，

步骤S100：将氧化海藻酸钠溶于水中形成第一溶液，具体地将含有醛基的聚合物溶于去离子水中，或者将没有醛基的聚合物醛基化后溶于去离子水中，得到制备水凝胶所需的原料，本公开以氧化海藻酸钠为例进行说明，可以理解的是其它含醛基的聚合物适用于本制备方法；

步骤S200：将含有氨基的聚合物溶于水中、加入海螵蛸粉末混合形成第二溶液，海螵蛸在第二溶液的占比为5wt/v％～30wt/v％；具体地，将含有氨基的聚合物溶解于去离子水中，或者将聚合物氨基化后溶解于去离子水中，待完全溶解后加入海螵蛸粉末混合均匀，形成含有海螵蛸的水凝胶原料备用，其中海螵蛸在第二溶液的占比示例性地为7wt/v％～27wt/v％，可选地为海螵蛸在第二溶液的占比为10wt/v％～25wt/v％，还可选地海螵蛸在第二溶液的占比为16wt/v％～20wt/v％。

步骤S300：混合第一溶液与第二溶液反应形成水凝胶，其中，氧化海藻酸钠与含有氨基的聚合物的重量比为(1～5)：1，示例性地为(2～4.5)：1，可选地为(2.5～4)：1，还可选地为(3.5～4)：1。上述两种溶液按比例混合均匀，静置一段时间后通过发生席夫碱反应形成水凝胶。

上述制备方法中，通过将两种溶液混合发生席夫碱反应得到负载海螵蛸的水凝胶，凝胶时间短，溶胀率高，能有效吸收伤口渗出液，所形成的三维多孔结构能成功的将海螵蛸装载起来，操作简单快捷，加工效率高，成本低，可适用范围广，可以快速高效地制备负载海螵蛸的伤口愈合材料。海螵蛸为海洋动物乌贼的干燥内壳，作为止血敛创药，能调节多种生长因子、促进胶原合成，材料易得。通过海螵蛸装载在水凝胶的三维多孔结构中，水凝胶不仅为海螵蛸提供载体，而且溶胀比较大可以吸收组织液，同时水含量可以达到70-90％，可以为伤口提供一个湿润的环境，降低皮肤伤口的温度，主要用于干燥性慢性伤口、坏死伤口、压疮和烧伤伤口等，而海螵蛸在这一湿润的环境中具有较高凝血能力可以快速止血，补充了水凝胶止血性能差的短板，二者相互作用促进表皮细胞增殖，促使伤口快速愈合。

请参阅图3-图4所示，图3示出了氧化度为79.93％的氧化海藻酸钠/明胶水凝胶的扫描电镜图，图4示出了负载15％海螵蛸的氧化海藻酸钠/明胶水凝胶的扫描电镜图，由两者对比可以看出，图4中的三维多孔结构有利于氧气和营养物质的输送。海螵蛸的加入使得多孔骨架上表面由原来的光滑平整变得粗糙，从而有利于氧气和营养物质的输送，这种粗糙结构是由于海螵蛸加入明胶/海藻酸钠水凝胶后通过氢键和离子键附着在多孔骨架上形成的。

示例性地，上述氧化海藻酸钠的氧化度为9％～80％，请参阅图2所示，图2中示出了10％浓度氧化海藻酸钠以及10％浓度的明胶的不同氧化度的海藻酸钠，其中海藻酸钠氧化度越高，水凝胶凝胶时间越短。因此，可根据所需凝胶时间选择制备不同氧化度的海藻酸钠。最短的水凝胶凝胶时间可控制在100秒，进而快速成胶。

制备氧化海藻酸钠的方法多种多样，本公开示例性以海藻酸钠与高碘酸钠反应生成氧化海藻酸钠，海藻酸钠与高碘酸钠的重量比为1：(0.2～2)，可选地为1：(0.4～1.7)，还可选地为1：(0.5～1.3)，还可选地为1：(0.7～1)。可根据不同的氧化度，选择上述二者之间的投料比，海藻酸钠溶于乙醇溶剂中形成悬浊液，高碘酸钠溶于去离子水中，二者混合避光反应，通过醛基化反应，将聚合物的羟基氧化为醛基。使用乙二醇中止上述的氧化反应，其中乙二醇与海藻酸钠的重量比为(5～10)：1，可选地为乙二醇与海藻酸钠的重量比为(6～8)：1，还可选地为乙二醇与海藻酸钠的重量比为(6.5～7.5)：1，乙二醇的加入也需避光反应一定时间以中止氧化反应。

示例性地，上述含有氨基的聚合物包括明胶、改性透明质酸和壳聚糖中的一种，且不限于上述三种，其中改性的透明质酸可以为己二酸二酰通过酰胺化反应接枝到透明质酸生成。具体地为在1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺盐酸盐(缩写为EDC)和1-羟基苯并三唑(缩写为HOBT)的催化作用下，透明质酸的羧基与己二酸二酰肼(缩写为ADH)的氨基发生酰胺化反应使ADH接枝到透明质酸分子链上从而得到含有氨基的聚合物。在形成第二溶液的过程中，明胶在50～60℃下溶解，时间为1～2h，直至明胶完全溶解。

为了获得分散性良好的海螵蛸，进而获得海螵蛸分布均匀的水凝胶，上述海螵蛸粉末的粒径为100目～500目，具体地为，将海螵蛸用去离子水洗净去除表面杂质，置于烘箱中干燥，再经碾磨破碎后过100目～500目筛，收集过滤后的海螵蛸粉末备用。

下面给出几种止血水凝胶的制备方法的示例，并选择有代表性的止血水凝胶进行性能分析。

实施例1

本实施例提供的止血水凝胶的制备方法具体包括：

S1、海螵蛸预处理：将海螵蛸用去离子水洗净去除表面杂质，置于烘箱中干燥，再经碾磨破碎后过200目筛，收集过滤后的海螵蛸粉末备用；

S2、氧化海藻酸钠制备：在室温下，将5g海藻酸钠溶解于50ml乙醇中形成均匀悬浊液，将5.3g高碘酸钠溶解于50ml去离子水中，海藻酸钠溶液与高碘酸钠溶液混合避光反应4h，再加入10ml乙二醇避光反应0.5h以中止氧化反应，反应产物在去离子水中用3500Da透析袋透析5天，收集透析后的溶液冷冻干燥，最终得到氧化海藻酸钠；

S3、第一溶液制备：取0.5g氧化海藻酸钠溶于去离子水形成浓度为10％的第一溶液备用；

S4、第二溶液制备：将0.5g明胶置于去离子水中55℃加热1.5h形成浓度为10％的溶液，待明胶完全溶解后加入15wt/v％的海螵蛸粉末混合均匀，形成含有海螵蛸的第二溶液；

S5、水凝胶的合成：将第一溶液和第二溶液等体积混合均匀，通过发生席夫碱反应形成水凝胶。(记为：水凝胶+海螵蛸15％)

实施例2

本实施例提供的止血水凝胶的制备方法具体包括：

S3、透明质酸的改性：在室温下，将1g透明质酸溶解在200m l水中，待完全溶解后加入13gADH，用氢氧化钠调PH至7.0，用H₂O/DMSO(10ml/10ml)溶剂将1.56gEDC和1.54gHOBT完全溶解后加入到透明质酸溶液中，再用0.1mo l/L盐酸和0.1mo l/L氢氧化钠将溶液PH调至7.0，反应12h后将反应产物用5000Da透析袋在去离子水中透析5天，收集透析后的溶液冷冻干燥，得到改性透明质酸；

S4、第一溶液制备：取0.5g氧化海藻酸钠溶于去离子水形成浓度为10％的第一溶液备用；

S5、第二溶液制备：在室温下，取0.5g改性透明质酸溶于去离子水中形成浓度为10％的溶液，待透明质酸完全溶解后加入20wt/v％的海螵蛸粉末混合均匀，形成含有海螵蛸的第二溶液；

S6、水凝胶的合成：将第一溶液和第二溶液等体积混合均匀，通过发生席夫碱反应形成水凝胶。

实施例3

本实施例提供的止血水凝胶的制备方法具体包括：

S4、第二溶液制备：在室温下，将0.1g壳聚糖粉末置于1％的冰醋酸溶液中剧烈搅拌得到2％浓度的壳聚糖溶液，待壳聚糖完全溶解后加入20wt/v％的海螵蛸粉末混合均匀，形成含有海螵蛸的第二溶液；

S5、水凝胶的合成：将第一溶液和第二溶液以体积比1：2混合均匀，通过发生席夫碱反应形成水凝胶。

实施例4

本实施例与实施例1之间的区别仅在于：步骤S4中，不加入海螵蛸。

(记为：水凝胶)

实施例5

本实施例与实施例1之间的区别仅在于：步骤S4中，加入5wt/v％海螵蛸。(记为：水凝胶+海螵蛸5％)

实施例6

本实施例与实施例1之间的区别仅在于：步骤S4中，加入10wt/v％海螵蛸。(记为：水凝胶+海螵蛸10％)

实施例7

本实施例与实施例1之间的区别仅在于：步骤S4中，加入20wt/v％海螵蛸。(记为：水凝胶+海螵蛸20％)

对比例1

S2、在室温下，将0.1g壳聚糖粉末置于1％的冰醋酸溶液中剧烈搅拌得到2％浓度的壳聚糖溶液，待壳聚糖完全溶解后加入20wt/v％的海螵蛸粉末混合均匀，冷冻干燥后得成品。

下面给出实施例1、4-7的负载不同含量海螵蛸的氧化海藻酸钠/明胶水凝胶的溶血率以及凝血时间，请参见表1和表2所示。

表1水凝胶的溶血率

表2水凝胶的凝血时间

请参阅图5所示，图5示出了实施例1、4-7的负载不同含量海螵蛸的氧化海藻酸钠/明胶水凝胶的溶胀比曲线图，随着海螵蛸含量的增加，水凝胶的溶胀比先增大后减小，实施例1的负载15％海螵蛸的水凝胶最大溶胀比在11-12之间，可以有效地吸收伤口的渗出液。请参阅图6所示，实施例1、5-7的负载不同含量海螵蛸的氧化海藻酸钠/明胶水凝胶能促进成纤维细胞的粘附与增殖，具有良好的生物相容性，有利于促进伤口愈合。请参阅表1所示，实施例1、4-7的水凝胶的溶血率远小于5％不会引起溶血反应，具有血液相容性。

请参阅图7、表2所示，随着海螵蛸含量的增加，水凝胶凝血指数先减小后增大，实施例1的负载15％海螵蛸的水凝胶抗凝血指数低于0.6，而且抗凝血指数以及凝血时间均小于实施例4不负载海螵蛸的水凝胶，说明了负载了海螵蛸的水凝胶具有较好的体外凝血性能，能快速有效的止血。且实施例1的水凝胶可在100秒左右快速成胶。

实施例2制备的负载了海螵蛸的透明质酸/海藻酸钠水凝胶，该水凝胶能在150秒快速成胶，所形成的的三维多孔结构有利于海螵蛸的粘附，并且最大溶胀比在11-12之间，能有效吸收伤口渗出液。该水凝胶能促进成纤维细胞的粘附与增殖，具有良好的生物相容性，有利于促进伤口愈合。此外，该水凝胶的溶血率均低于5％，不会引起溶血反应，具有血液相容性，抗凝血指数小于0.6，具有较好的体外凝血性能，并且在水凝胶表面均出现了凝结的血块。

实施例3制备的负载了海螵蛸的壳聚糖/海藻酸钠水凝胶，该水凝胶能在130秒左右快速成胶，最大溶胀比在10-11之间，能有效吸收伤口渗出液。该水凝胶能促进成纤维细胞的粘附与增殖，具有良好的生物相容性，有利于促进伤口愈合。此外，该水凝胶的溶血率均低于5％，不会引起溶血反应，具有血液相容性，抗凝血指数小于0.6，具有较好的体外凝血性能，并且在水凝胶表面均出现了凝结的血块。而对比例1制备的冻干壳聚糖/海螵蛸材料的抗凝血指数为0.85。因此，本发明实施例3相较于对比例1具有更好的体外凝血性能。这是由于本发明实施例中采用水凝胶提供一定的湿润环境，使得海螵蛸的止血效果得以发挥，从而促进伤口的快速愈合。

由上可知，本发明实施例采用的含有海螵蛸的水凝胶不仅成胶速度快，加工生产简单，可以快速地制备负载还螵蛸的敷料用于伤口的愈合。将二者结合协同增效，不仅具有较低的溶血率，抗凝血指数低，而且能促进成纤维细胞的增殖与粘附。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims

1.一种止血水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将氧化海藻酸钠溶于水中形成第一溶液；

2.根据权利要求1所述的止血水凝胶的制备方法，其特征在于，所述氧化海藻酸钠的氧化度为9％～80％。

3.根据权利要求1所述的止血水凝胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：

4.根据权利要求3所述的止血水凝胶的制备方法，其特征在于，所述将海藻酸钠与高碘酸钠反应生成所述氧化海藻酸钠，使用乙二醇中止氧化反应，所述乙二醇与所述海藻酸钠的重量比为(5～10)：1。

5.根据权利要求1～4任一项所述的止血水凝胶的制备方法，其特征在于，所述含有氨基的聚合物包括明胶、改性透明质酸和壳聚糖中的一种。

6.根据权利要求5所述的止血水凝胶的制备方法，其特征在于，所述改性透明质酸为己二酸二酰通过酰胺化反应接枝到透明质酸生成。

7.根据权利要求1所述的止血水凝胶的制备方法，其特征在于，所述海螵蛸粉末的粒径为100目～500目。

8.一种止血水凝胶，其特征在于，采用权利要求1～7任一项所述的止血水凝胶的制备方法制备而成。

9.权利要求8所述的止血水凝胶在敷料中的应用。