本发明涉及一种医用密封系统及其制备方法。本发明所述的医用密封系统具有成胶速度快，安全性高、密封性能好、生物相容性好等优点。将本发明所述的医用密封系统推注至使用部位后，能迅速以液态形式填充于受损组织表面及组织间腔隙，然后快速固化。此外，该医用密封系统在固化过程中会与组织嵌合在一起，并形成一层隔离膜，进而防止内部组织液渗出以及外部物体侵入。本发明中的密封系统可广泛应用于普外科，神经外科，脑外科，骨科，胸心外科，泌尿外科，妇产科等科室的术后伤口密封，在生物医学工程领域以及组织工程领域有很好的应用前景。
背景技术
密封系统又称为密封胶，为医用粘合剂的一种。医用粘合剂是指能够在体内聚合，使组织与组织之间或组织与非组织之间快速粘合，并能够起到一定密封或止血作用的医用材料。医用粘合剂根据用途具体可分为软组织用粘合剂、牙科用粘合剂、骨科粘合剂及皮肤用压敏胶，医疗上主要用来填充构形间隙、封闭粘合伤口，防止组织液渗漏。组织液，又名细胞间隙液，是细胞直接生活的液体环境，可与细胞进行物质交换，并对细胞产生缓冲和保护作用。在动物体内，基质是组织液的主要成分，化学成分主要是蛋白多糖(由少量蛋白质和大量氨基已糖多糖结合成的大分子复合物)、糖蛋白和水。在外科手术中，一旦组织细胞与毛细血管被破坏，则可能导致组织液从伤口部位的渗漏，并造成伤口的感染，甚至危及患者生命。针对于组织液的渗漏，传统的治疗方法一般为手术缝合与钉合，但是传统方法的操作时间较长，且患者疼痛感尤为明显。此时，使用本发明的医用密封胶系统则能够有效的封闭粘合伤口，防止组织液泄漏，并有效缩短手术时间，降低患者的疼痛感。
明胶为由动物的皮、骨、腱与韧带中胶原蛋白经适度水解后纯化得到的微黄色至黄色、透明或半透明、微带光泽的薄片或粉粒(英文名：gelatin)，其中水解方法包括酸法水解、碱法水解、酸碱混合法水解或酶法水解。明胶在热水或甘油与水的热混合液中溶解，在乙醇、三氯甲烷或乙醚中不溶，在醋酸中溶解。明胶属于一种大分子的亲水胶体，由18种氨基酸组成，其中水分和无机盐大约占16％，蛋白含量占82％以上，营养价值极高。根据水解原理不同，明胶可分为a型明胶和b型明胶，a型明胶主要以动物皮为原料，采用酸法水解制得，其等电点为ph7～9；b型明胶主要以动物皮、骨、腿(包括家禽和鱼)为原料，采用碱法水解制得，其等电点为ph4.6～5.2。明胶的结构与生物体组织结构相似，是一种天然的高分子材料，因此具有良好的生物相容性。同时，明胶的降解产物易被吸收而不产生炎症反应，因而是一种天然的水溶性的生物可降解高分子材料。
明胶具有独特的胶凝性质，在适宜的温度和浓度条件下不需要外加特殊离子即可形成良好的凝胶。但是，明胶的侧基数量并不足以满足密封胶的密封性能要求，所以要对明胶进行侧基改性，增加氨基含量，从而有助于明胶与醛基化合物形成schiff碱反应结构，即通过c＝n双键形成密封胶的网络结构。因此，通常会通过化学方法对明胶进行改性，得到改性明胶，来改善明胶的物理化学性质。
明胶的改性包括侧链基团的除去、侧链基团的取代、共价交联、非共价交联、醛/酶改性，以及脂肪酸的引入等。其中，明胶的侧链末端基团的化学改性，它可以是简单的取代，也可以是基团的完全取代(李承明，明胶的降解与酰化改性及其产物的应用研究[d].北京化工大学,2006)。通过对明胶进行改性来提高其氨基含量，目前已被采用的对明胶进行改性以增加其氨基的方法多是在催化剂的作用下(toshinobuseki，etal.effectofaminatedgelatinonthenasalabsorptionofinsulininrats[j].biol.pharm.bull.,2005,28(3):510～514)，乙二胺与明胶中的羧基反应，形成酰胺键，同时剩余一个自由氨基。对于明胶来说，相当于由一个羧基换得一个氨基(xiumeimo,etal.softtissueadhesivecomposedofmodifiedgelatinandpolysaccharides[j].journalofbiomaterialssciencepolymeredition,2000,11(4):341～351.)。但是乙二胺的碱性极强，需要消耗大量的浓酸来调节体系的ph，从而为酰胺反应提供适宜的反应条件，而且会造成明胶较大幅度的降解。此外，透析法去除明胶改性过程中残留的乙二胺杂质，操作时间过长，不适合改性明胶的大批量生产。
本发明采用乙二胺二盐酸盐对明胶进行氨基改性，为酰胺反应提供更为缓和的反应体系，同时减少明胶的降解，并通过超滤方法去除反应中的小分子杂质，得到改性明胶。利用双组份混合组件将改性后的改性明胶溶液与醛基化合物溶液充分混合，迅速在使用部位的缝隙中发生成胶反应，形成密封系统。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种医用密封系统、制备方法及其用途。
根据本发明的一个方面，提供了一种所述医用密封系统，所述医用密封系统包括：
组分1)，100～500mg/ml的改性明胶水溶液；和
组分2)，30～300mg/ml的醛基化合物水溶液，
在施用之前，两种组分分离，互不接触，在施用时，两种组分相互接触并反应固化，
其中，所述改性明胶溶液是指使用多氨基化合物对明胶进行改性而具有氨基的改性明胶，所述醛基化合物是指多糖及其衍生物经氧化改性后而得到的含醛基的化合物，所述醛基化合物中的醛基与改性的明胶中的氨基的摩尔比为0.05～50:1，优选0.5～2:1。
所述医用密封系统在施用之后的固化时间为15～180s。
优选地，所述多氨基化合物包括但不限于，乙二胺或其盐酸盐、丙二胺或其盐酸盐、己二胺及或盐酸盐、聚乙二醇二胺或其盐酸盐等化合物。
优选地，所述多糖及其衍生物包括但不限于，淀粉及其衍生物、葡聚糖及其衍生物、纤维素及其水溶性衍生物、海藻酸钠及其衍生物、透明质酸及其衍生物等天然或合成多糖材料。
优选地，所述明胶的凝冻强度范围为100bloomg～500bloomg；酸碱度范围为4.0～9.0。
本发明所述医用密封系统的成胶强度为3000～100000pa。
成胶强度是旋转流变仪测量的，流变仪型号与生产厂家不做限定。通过双组份混合组件推注1.5ml的医用密封系统于旋转流变仪的锥板上，选用直径为40mm的平面铝制转头，操作间隙为1000μm，装载间隙为45000μm，测试温度为37℃，测试时间为0～300s。其中，设定振幅值范围为0.01～100％，优选0.1～10％；选定频率值范围为0.01～100hz，优选0.1～10hz；选定取点间隔范围为0～60s，优选0～30s。
在本发明中，所述医用密封系统包含两组组分：改性的明胶水溶液和醛基化合物水溶液。在施用时，两种组分迅速以液态形式填充受损组织表面及组织间腔隙并相互充分接触，并且在改性明胶中的氨基与醛基化合物中的醛基发生缩合反应形成schiff碱。通过schiff碱中的c＝n双键将柔性的改性明胶的分子链与相对刚性的醛基化合物的分子链连接起来，得到密封性能较强且具有一定粘合强度的密封系统，从而与组织嵌合在一起，形成一层隔离膜，防止组织液渗出，密封术后伤口。
所述医用密封系统可以通过本领域常用的双组份混合组件来施用，例如，将一支装有适当改性的明胶溶液的注射器与另一支装有醛基化合物溶液的注射器装配在一起，利用双组份混合组件将改性明胶溶液与醛基化合物溶液同时挤出在待粘合的伤口处。所述双组分混合组件包括双联架、双联推杆、双元注射针管、双联三通、混合头、扁平出液口、双联架上的小圆柱、双联三通卡扣、双联接口、螺旋卡头等，适用于各种粘度双元液体在短时间内经流路的均匀混合，对于液体性质及操作者要求较低，操作简便。其可以从市场上购得。
根据本发明的另一方面，提供了所述医用密封系统的制备方法，其包括如下步骤：
a)改性明胶水溶液的制备
a1)将明胶溶解水中，配制成10～200mg/ml的明胶水溶液，加入多氨基化合物，其中，多氨基化合物与溶液中明胶的质量比范围为0.5～10:1；
a2)用浓盐酸将体系ph调至4.0～6.0，向所述明胶水溶液中加入催化剂，继续用浓盐酸将体系ph调至4.0～6.0，在搅拌条件下反应16～24h；其中，催化剂与溶液中明胶的质量比范围为0.01～1:1；
a3)将上述反应后的改性明胶溶液进行处理以除去残留的小分子化合物和催化剂，并冻干；
a4)将步骤a3)得到的改性明胶溶解于磷酸盐缓冲液中，浓度为100～500mg/ml；
b)醛基化合物的制备
将多糖及其衍生物与不同量的氧化剂反应以得到不同氧化程度和因此具有不同醛基量的醛基化合物，即氧化多糖及其衍生物。
b1)将多糖及其衍生物溶解于水中，配制成10～300mg/ml的多糖及其衍生物水溶液，加入氧化剂，其中，氧化剂与溶液中多糖及其衍生物的质量比范围为0.1～10:1；
b2)调节反应温度至10～40℃，搅拌条件下反应1～5h；
b3)将上述反应后的氧化多糖及其衍生物溶液进行处理以除去残留的氧化剂，并冻干；
b4)将步骤b3)得到的氧化多糖及其衍生物溶解于水中，浓度为60～300mg/ml；
步骤a1)中所述多氨基化合物包括但不限于，乙二胺或其盐酸盐、丙二胺或其盐酸盐、己二胺及或盐酸盐、聚乙二醇二胺或其盐酸盐等化合物。
步骤a2)中所述催化剂可以为水溶性碳二亚胺，包括但不限于1-环已基-2-吗啉乙基碳二亚胺对甲苯磺酸盐、1-(3-二甲基氨丙基)-3-乙基碳二亚胺甲碘盐、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐等化合物。
步骤b1)中所述多糖及其衍生物，包括但不限于淀粉及其衍生物、葡聚糖及其衍生物、纤维素及其水溶性衍生物、海藻酸钠及其衍生物、透明质酸及其衍生物等天然或合成多糖材料。
步骤b2)中所述氧化剂，包含但不限于高碘酸盐、臭氧、次氯酸盐、氢过氧化物、过氧化物、过硫酸盐和过碳酸盐。
在所述步骤a3)和b3)中的处理包括但不限于超滤。所选用的超滤膜以中空纤维膜与膜包为主，主要材质包括但不限于聚砜、聚醚、聚丙烯、聚丙烯腈、聚醚砜、聚偏二氟乙烯、纤维素、二甲基乙酰胺，优选聚醚砜；超滤膜能够拦截物质分子量的范围为1000～50000da。通过控制截留分子量的大小，使小分子杂质和水溶剂穿过一定孔径的中空纤维膜，而大分子改性明胶则不能透过，留在膜的一边。因此，经过反复超滤后，小分子杂质随着超滤透过液流至废液中而被去除，从而使改性明胶得到了纯化。相比于传统的透析方法，采用超滤方法去除杂质，具有工作效率高、除杂效果强、操作简单、易于控制等优点。
可以依据现有的标准来测量改性明胶中的残留的小分子化合物的量。例如，通过按照gbt23296.17-2009《食品接触材料高分子材料食品模拟物》中乙二胺与己二胺的测定方法检测的乙二胺二盐酸盐残留量；按照《中华人民共和国药典》中碳二亚胺残留量的检测方法(《中华人民共和国药典》(2015版)四部239页)检测1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐残留量。
固化时间可以参照中国专利cn103937014a的方法检测，在此通过引用的方式并入本文。
根据本发明的另一方面，提供了所述医用密封系统在制备向活有机体的组织上解剖学部位施加涂层的药物中的用途。所述涂层可以为隔离涂层(防粘涂层)、填充涂层等。
根据本发明的又一方面，提供了所述医用密封系统在制备将至少两个解剖学部位结合在一起的药物中的用途。例如，所述医用密封系统可以用于闭合局部创伤，用于外科手术操作，如，肠吻合、血管吻合和眼科手术伤口闭合。
本发明所述的密封系统成胶速度快，安全性高，密封性能好、具有一定机械强度，最终可在人体内完全降解，可应用于普外科，神经外科，脑外科，骨科，胸心外科，泌尿外科，妇产科等科室的术后伤口密封，在生物医学工程领域以及组织工程领域有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明所述医用密封系统成胶强度的流变学检测(两种溶液的体积比为1:1)的图。
图2为双组份混合组件示意图。
附图标记说明
1：双联架；2：双联推杆；3：双元注射器针管；4：双联三通；5：混合头；6：扁平液出口；7：双联架上的小圆柱；8：双联三通卡扣；9：双联接口；10：螺旋卡头。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步的详细说明，这并不限制本发明的保护范围。
实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件以及手册中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件；所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可由商业途径获得。
实施例1：改性明胶的制备
称取明胶颗粒(凝冻强度为180bloomg，酸碱度为5.5，包头东宝生物技术股份有限公司)50.0g，溶解于500ml水中，得到质量浓度为100mg/ml的明胶溶液；向明胶溶液中加入50g乙二胺二盐酸盐，搅拌0.5h，用浓盐酸将体系ph调至5.0～5.5，搅拌0.5h；搅拌完成后，向明胶水溶液中加入5g1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，继续用浓盐酸将体系ph调至5.0～5.5，在搅拌条件下反应24h；将反应液转移至ge公司的aktaflux6.0超滤系统中，设定流速为1.5l/min，超滤25次以上；检测超滤透过液中乙二胺二盐酸盐与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐残留量分别低于15μg/ml和10μmol/l之后，将明胶溶液转移至北京博医康实验仪器有限公司的vfd-1000冷冻干燥机中，冷冻干燥36～48h直至水完全去除。最终获得改性明胶共39.8g，产率为79.6％。
实施例2：改性明胶的制备
称取明胶颗粒(凝冻强度为180bloomg，酸碱度为5.5，包头东宝生物技术股份有限公司)50.0g，溶解于500ml水中，得到质量浓度为100mg/ml的明胶溶液；向明胶溶液中加入50g乙二胺二盐酸盐，搅拌0.5h，用浓盐酸将体系ph调至5.0～5.5，搅拌0.5h；搅拌完成后，向明胶水溶液中加入10g1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，继续用浓盐酸将体系ph调至5.0～5.5，在搅拌条件下反应20h；将反应液转移至ge公司的aktaflux6.0超滤系统中，设定流速为1.5l/min，超滤25次以上；检测超滤透过液中乙二胺二盐酸盐与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐残留量分别低于15μg/ml和10μmol/l之后，将明胶溶液转移至北京博医康实验仪器有限公司的vfd-1000冷冻干燥机中，冷冻干燥36～48h直至水完全去除。最终获得改性明胶共41.2g，产率为82.4％。
实施例3：改性明胶的制备
称取明胶颗粒(凝冻强度为180bloomg，酸碱度为5.5，包头东宝生物技术股份有限公司)50.0g，溶解于500ml水中，得到质量浓度为100mg/ml的明胶溶液；向明胶溶液中加入50g乙二胺二盐酸盐，搅拌0.5h，用浓盐酸将体系ph调至5.0～5.5，搅拌0.5h；搅拌完成后，向明胶水溶液中加入15g1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，继续用浓盐酸将体系ph调至5.0～5.5，在搅拌条件下反应16h；将反应液转移至ge公司的aktaflux6.0超滤系统中，设定流速为1.5l/min，超滤25次以上；检测超滤透过液中乙二胺二盐酸盐与1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐残留量分别低于15μg/ml和10μmol/l之后，将明胶溶液转移至北京博医康实验仪器有限公司的vfd-1000冷冻干燥机中，冷冻干燥36～48h直至水完全去除。最终获得改性明胶共42.1g，产率为84.2％。
实施例4：醛基化合物的制备
称取海藻酸钠(20～1000cps，明月海藻集团)50.0g，溶解于500ml水中，搅拌1h，得到质量浓度为100mg/ml的海藻酸钠水溶液。30℃条件下，向溶液中加入13.5g高碘酸钠，暗室反应1.5h。将反应液转移至ge公司的aktaflux6.0超滤系统中，设定流速为1.5l/min，超滤25次以上；向超滤透过液中加入淀粉碘化钾试液，未出现变蓝现象后，将氧化海藻酸钠溶液转移至北京博医康实验仪器有限公司的vfd-1000冷冻干燥机中，冷冻干燥36～48h直至水完全去除。最终获得氧化海藻酸钠共46.0g，产率为92.0％。
实施例5：医用密封系统的制备
称取实施例2中获得的改性明胶30g，溶于100ml磷酸盐缓冲液(ph＝7.4)中，配制成浓度为300mg/ml的改性明胶水溶液，从此溶液中取出2ml装入a管；称取实施例4中获得的醛基化合物15g，溶于100ml水中，配制成浓度为150mg/ml的醛基化合物水溶液，从此溶液中取出2ml装入b管，其中b管与a管材质、形状完全相同；再将a管和b管安装在上海米沙瓦医科工业有限公司生产的双组份混合组件上，双组份混合组件示意图如图2所示。推挤双组份混合组件，推挤时间为5s，使得两管中的两种组分均匀混合后快速反应成胶。经检测，固化时间在25s左右。
实施例6：医用密封系统成胶强度的流变学检测
按照实施例5中的方法配制医用密封系统，采用锥板式旋转流变仪(tainstruments，型号dhr-2)检测医用密封系统的成胶强度；通过双组份混合组件推挤1.5ml的医用密封系统于旋转流变仪的锥板上；检测时，选用直径为40mm的平面铝制转头，操作间隙为1000μm，装载间隙为45000μm，测试温度为37℃，固定振幅为1％，固定频率为1hz，检测时间为0～300s，取点间隔为25s，检测结果如图1所示。从图1中可以看出，随着时间的延长，医用密封系统中两种组分不断发生交联反应，使得密封系统的弹性模量与粘性模量均呈上升趋势，最终趋于稳定。其中，测试时间为300s时的弹性模量可达6695pa，粘性模量可达206pa。