一种孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉及制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉及制备方法，制备方法为：1)向水中加入十六烷基三甲基溴化铵，搅拌的同时以氮气吹洗；2)在搅拌，向步骤1)获得的液体中依次加入正辛烷、甲基丙烯酸甲酯、正硅酸乙酯和偶氮二异丁脒盐酸盐，用赖氨酸或三(羟甲基)氨基甲烷调节pH，反应，再静置，得乳白色悬浮液；3)将乳白色悬浮液离心，用无水乙醇离心洗涤；4)在空气氛围，煅烧去除介孔模板，获得白色的孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉。本发明的止血粉能快速止血，适用于严重出血伤员的院前紧急救治。止血速率极快，止血效果优于壳聚糖和高岭土类产品，生物和组织相容性良好，无任何副作用。
【专利说明】
一种孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉及制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种止血材料及制备方法，尤其是涉及一种孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉。
【背景技术】
[0002]外伤出血是战场和平时各类事故现场的最常见伤情之一，出血失控是导致伤员现场死亡和后期严重并发症(如截肢等)的首要原因。因此，在现场和院前对伤员出血进行有效控制意义重大。止血带是能控制出血的救生器材，但人体很多部位如胸、腹、头、颈等处无法使用止血带。传统的止血材料(如棉纱、绷带)对于不规则形状、深、窄、动脉破裂等现场常见创伤的止血效果很不理想。因此，开发针对现场和院前急救用快速、安全、有效的新型止血材料成为材料科学领域中的重要课题。
[0003]20世纪80年代，沸石被无意中发现具有优秀的止血作用。2002年5月，QuikClot沸石止血粉通过roA的批准用于严重出血创伤的急救。其作用机理是:吸收血液中的水分，使凝血因子和血小板浓集而达到促进凝血的效果。也有研究提示沸石应用后的放热反应造成的组织热凝固也对凝血有一定的促进作用。2007年出现了由蒙脱石颗粒构成的WoundStat止血材料。Ward等发现，与标准纱布、HemCon和QuikClot比较，WoundStat可明显提高存活率，减少出血量，但雨水环境下其止血效果下降。Kheirabadi等在6mm动脉切开动物模型上的研究表明，与Celox、HemCon等比较，WoundStat的止血性能最佳。推出QuikClot的Z-Medica公司于2007年又推出新产品Combat Gauze，这是一种混合了高岭土的柔顺布料。目前Combat Gauze被推荐作为战场致命出血急救产品替代HemCon。然而，无机类止血材料的生物安全性往往存在一定缺陷，QuikClot的缺点是使用时的放热反应会产生超过100°C高温，造成创面组织伤害。Wright等在研究沸石止血作用时发现沸石遗留在组织中会出现炎症反应，有的甚至出现脓肿。Gerlach等对WoundStat长时间应用的安全性进行了研究，结果表明:虽然WoundStat可有效止血，但直到使用后5周仍伴随着明显的炎症反应以及对神经和血管的伤害。Kheirabadi课题组的研究结果也表明，WoundStat颗粒状止血材料很容易在脉管内腔残留，阻塞末梢动脉流动形成血栓，甚至在部分动物肺部发现了小的血凝块。因此，基于生物安全考虑，美军已宣布禁止使用Woundstat。
[0004]无论是基于沸石材料的QuikClot，基于蒙脱石的WoundStat，还是基于高岭土的Combat Gauze，都利用了天然娃招酸盐材料多孔结构、高比表面积等特性，通过吸收血液中水份，浓缩创面局部的凝血成分，从而实现快速止血。而人工制备的介孔二氧化硅材料(简称“介孔硅”)同样具有多孔结构、高比表面积等特性，而且比天然硅铝酸盐材料具有成分、粒径、孔径可控等优势，近年来已有部分研究者尝试将介孔硅应用于止血。TraumaStat是一种结合了介孔二氧化硅、壳聚糖和聚乙烯材料的一种新型止血材料。国内周来生课题组开发了钙、磷、硅等多种无机元素组成的无机活性元素骨组织工程支架材料，在动物试验和临床应用中，发现该材料具有优良的止血性能。Changsheng Liu课题组在介孔硅作骨修复材料研究中，发现介孔硅具有优秀的止血性能，并在介孔硅基础上引入抗菌成分银和凝血因子钙离子制备了载银含钙介孔硅材料AgCaMSS，又利用壳聚糖-介孔硅干凝胶混合制备了CSSX材料，两种材料均具有较优的止血性能。Baker等在介孔娃上固定了凝血酶，实验表明，介孔二氧化硅泡沫材料固定凝血酶后可显著较少凝血时间。
[0005]与传统沸石、蒙脱石和高岭土等天然硅铝酸盐材料相比，介孔硅通过吸收血液中水份，浓缩局部凝血成分，从而实现快速止血。而目前介孔硅的研究多集中于多孔性开发和多元素多组分复合共同提升凝血性能，所得介孔硅材料往往是孔径在I?50nm之间分布的干凝胶或泡沫材料(即:大尺寸的无机多孔海绵)，需通过碾磨粉碎后得到介孔硅颗粒，粒径也往往横跨纳米和微米级。这些介孔硅虽然也具备一定的止血性能，但由于其孔径和粒径的不确定性，介孔硅材料就无法实现最佳的止血性能，在进一步的多元素多组分复合材料中就更加无法确定介孔硅材料止血作用的比重。因此，亟需孔径和粒径均单分散且可控的介孔硅材料，有望获得最佳的止血性能。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供能保障快速止血的同时，兼备良好的生物相容性的一种孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉。
[0007]本发明的第二个目的是提供一种孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉的制备方法。
[0008]本发明的技术方案概述如下:
[0009 ] 一种孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉的制备方法，包括以下步骤:
[0010]I)按比例，向10ml水中加入300?400mg十六烷基三甲基溴化铵，搅拌的同时以氮气(纯度99.99 %以上)吹洗55?65min ；
[0011]2)在65?75°C，在700?900rpm的搅拌条件下，向步骤I)获得的液体中依次加入I?17ml正辛烷、I?6g甲基丙烯酸甲酯、3?4ml正硅酸乙酯和偶氮二异丁脒盐酸盐，所述偶氮二异丁脒盐酸盐的终浓度为0.7?0.9mg/ml，用赖氨酸或三(羟甲基)氨基甲烷调节pH=9?10，反应4?6h，再静置12?16h，得乳白色悬浮液；
[0012]3)将乳白色悬浮液在12000?16000印111条件下，离心10?20111；[11，用无水乙醇离心洗涤3?5次；
[0013]4)在空气氛围，以2?5°C/min的升温速率，600?700°C煅烧4-6h去除介孔模板，获得白色的孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉。
[0014]上述方法制备的孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉。
[0015]所述止血粉的粒径具有单分散性，粒径大小为60±5nm;所述止血粉的孔径具有单分散性，孔径大小为5 ± 0.5nm、1 ± I nm或15 ± 2nm。
[0016]本发明的孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉能快速止血，特别适用于严重出血伤员的院前紧急救治。该材料止血速率极快，止血效果优于目前市面上的壳聚糖和高岭土类产品，生物和组织相容性良好，无任何副作用。
【附图说明】
[0017]图1为孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉的透射电镜照片。
[0018]图2为孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉的粒径分布情况(单分散性)。
[0019]图3为孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉颗粒的孔容及比表面积结果(BET测试)。
[0020]图4为孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉的动态凝血时间(CBT)检测结果。
[0021]图5为孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉的凝血因子XII(FXII)吸附检测结果。
【具体实施方式】
[0022]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0023]实施例1
[0024]—种孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉的制备方法，包括以下步骤:
[0025]I)在10ml水中加入300mg十六烷基三甲基溴化铵，搅拌的同时以高纯氮气(99.99%)吹洗5511^11;
[0026]2)在65°C，在700rpm的搅拌条件下，向步骤I)获得的液体中依次加入9ml正辛烷、5g甲基丙烯酸甲酯、3ml正硅酸乙酯和偶氮二异丁脒盐酸盐，所述偶氮二异丁脒盐酸盐的终浓度为0.7mg/ml，用赖氨酸调节pH=9，反应6h，再静置16h，得乳白色悬浮液；
[0027]3)将乳白色悬浮液在12000rpm条件下，离心20min，用无水乙醇离心洗涤5次；
[0028]4)在空气氛围，以2°C/min的升温速率，600°C煅烧6h去除介孔模板，获得白色的孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉。
[0029]图1中可看到孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉颗粒的粒径在60土5nm，表面的孔径在15 土 2nm左右。
[0030]图2中可看到孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉颗粒的粒径集中于60nm左右，粒径分布具有典型的单分散性。
[0031]图3为孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉颗粒的孔容及比表面积结果，经计算，颗粒的比表面积达426m3/g，孔容在1.45cm3/g左右。
[0032]动态凝血时间(CBT)检测实验:
[0033]于硅化玻璃管中加入20mg样品，对照为空白，37°C恒温水浴孵育5min后，加入Iml用3.8%(w/v)枸橼酸钠抗凝的羊血，37°C下孵育3min，加入Iml 0.025mol/L的CaCl2水溶液后开始计时，每隔15s取出试管倾斜，观察血液是否流动，直至倾斜试管达到180°未出现血流为止，记录各组血液凝固时间，见图4。
[0034]从图4中可看到相比于对照、壳聚糖和高岭土，孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉(图中止血粉)的止血速率最快。
[0035]实施例2
[0036]—种孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉的制备方法，包括以下步骤:
[0037]I)在1 Om I水中加入3 5Omg十六烷基三甲基溴化铵，搅拌的同时以高纯氮气(99.99%)吹洗6511^11;
[0038]2)在70°C，在800rpm的搅拌条件下，向步骤I)获得的液体中依次加入4ml正辛烷、3g甲基丙烯酸甲酯、3.5ml正硅酸乙酯和偶氮二异丁脒盐酸盐，所述偶氮二异丁脒盐酸盐的终浓度为0.8mg/ml，用三(羟甲基)氨基甲烷调节pH=10，反应4h，再静置12h，得乳白色悬浮液；
[0039]3)将乳白色悬浮液在16000rpm条件下，离心lOmin，用无水乙醇离心洗涤3次；
[0040]4)在空气氛围，以2°C/min的升温速率，700°C煅烧4h去除介孔模板，获得白色的孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉。经检测，所述止血粉的粒径具有单分散性，粒径大小为60 ± 5nm;所述止血粉的孔径具有单分散性，孔径大小为10 ± Inm0
[0041 ] 实施例3
[0042 ] 一种孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉的制备方法，包括以下步骤:
[0043]I)在10ml水中加入400mg十六烷基三甲基溴化铵，搅拌的同时以高纯氮气(99.99%)吹洗6011^11;
[0044]2)在75°C，在900rpm的搅拌条件下，向步骤I)获得的液体中依次加入2ml正辛烷、Ig甲基丙烯酸甲酯、4ml正硅酸乙酯和偶氮二异丁脒盐酸盐，所述偶氮二异丁脒盐酸盐的终浓度为0.9mg/ml，用赖氨酸调节pH=9.5，反应5h，再静置14h，得乳白色悬浮液；
[0045]3)将乳白色悬浮液在HOOOrpm条件下，离心15min，用无水乙醇离心洗涤4次；
[0046]4)在空气氛围，以2°C/min的升温速率，700°C煅烧5h去除介孔模板，获得白色的孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉。经检测，所述止血粉的粒径具有单分散性，粒径大小为60 ± 5nm;所述止血粉的孔径具有单分散性，孔径大小为5 ± 0.5nm。
[0047]凝血因子XII(FXII)吸附实验:
[0048]检测孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉吸附FXII情况，可间接反映凝血效果。
[0049]于1.5ml离心管中加入20mg样品和400yL贫血小板羊血血楽(PPP，羊全血在37°C下2500g离心15min得到)，对照为空白，样品与血浆混匀后37°C孵育5min，离心(8000rpm，1min，37 °C)混悬液得上清，吸取50yL上清液至全自动凝血分析仪(CS-5100，SYSMEXC0RPERAT10N，Japan)中检测，获得上清液FXII剩余量比例值，可间接判断介孔硅吸附FXII情况，进而证明材料的凝血效果，见图5。
[0050]从图5中可看到，孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉有明显的FXII吸附，而且，孔径越大，FXII吸附越强。
[0051 ] 实施例4
[0052 ] 一种孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉的制备方法，包括以下步骤:
[0053]I)在10ml水中加入360mg十六烷基三甲基溴化铵，搅拌的同时以高纯氮气(99.99%)吹洗6011^11;
[0054]2)在70°C，在750rpm的搅拌条件下，向步骤I)获得的液体中依次加入Iml正辛烷、2g甲基丙烯酸甲酯、3.5ml正硅酸乙酯和偶氮二异丁脒盐酸盐，所述偶氮二异丁脒盐酸盐的终浓度为0.9mg/ml，用赖氨酸调节pH=9.5，反应5h，再静置16h，得乳白色悬浮液；
[0055]3)将乳白色悬浮液以HOOOrpm转速离心15min，无水乙醇离心洗涤4次；
[0056]4)在空气氛围，以2°C/min的升温速率，650°C煅烧6h去除介孔模板，获得白色孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉。经检测，所述止血粉的粒径具有单分散性，粒径大小为60 土 5nm ；所述止血粉的孔径具有单分散性，孔径大小为5 ± 0.5nm。
[0057]本实施例的止血粉的FXII剩余量为33%。
[0058]实施例5
[0059 ] 一种孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉的制备方法，包括以下步骤:
[0060] I)在10ml水中加入360mg十六烷基三甲基溴化铵，搅拌的同时以高纯氮气(99.99%)吹洗6011^11;
[0061 ] 2)在70 °C，在750rpm的搅拌条件下，向步骤I)获得的液体中依次加入17ml正辛烷、6g甲基丙烯酸甲酯、3.5ml正硅酸乙酯和偶氮二异丁脒盐酸盐，所述偶氮二异丁脒盐酸盐的终浓度为0.9mg/ml，用赖氨酸调节pH=9.5，反应6h，再静置16h，得乳白色悬浮液；
[0062]3)将乳白色悬浮液在15000rpm条件下，离心15min，用无水乙醇离心洗涤5次；
[0063]4)在空气氛围，以2°C/min的升温速率，650°C煅烧5h去除介孔模板，获得白色的孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉。经检测，所述止血粉的粒径具有单分散性，粒径大小为60 ± 5nm;所述止血粉的孔径具有单分散性，孔径大小为15 ± 2nm。
[0064]本实施例的止血粉的FXII剩余量为24%。
[0065]实施例6
[0066]—种孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉的制备方法，包括以下步骤:
[0067]I)在10ml水中加入360mg十六烷基三甲基溴化铵，搅拌的同时以高纯氮气(99.99%)吹洗6011^11;
[0068]2)在70 °C，在750rpm的搅拌条件下，向步骤I)获得的液体中依次加入16ml正辛烷、3g甲基丙烯酸甲酯、4ml正硅酸乙酯和偶氮二异丁脒盐酸盐，所述偶氮二异丁脒盐酸盐的终浓度为0.8mg/ml，用赖氨酸调节pH=9.5，反应6h，再静置16h，得乳白色悬浮液；
[0069]3)将乳白色悬浮液在HOOOrpm条件下，离心15min，用无水乙醇离心洗涤4次；
[0070]4)在空气氛围，以5°C/min的升温速率，700°C煅烧5h去除介孔模板，获得白色的孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉。经检测，所述止血粉的粒径具有单分散性，粒径大小为60 ± 5nm;所述止血粉的孔径具有单分散性，孔径大小为10 ± Inm0
[0071 ] 本实施例的止血粉的FXII剩余量为26%。
[0072]实验证明，本发明的孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉相比于空白组和高岭土、壳聚糖，止血速率更快(见图4)，而且孔径的变化对凝血有影响，大介孔的凝血效果更佳(见图5)。
【主权项】
1.一种孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 1)按比例，向10ml水中加入300?400mg十六烷基三甲基溴化铵，搅拌的同时以氮气吹洗55?65min; 2)在65?75°C，在700?900rpm的搅拌条件下，向步骤I)获得的液体中依次加入I?17ml正辛烷、I?6g甲基丙烯酸甲酯、3?4ml正硅酸乙酯和偶氮二异丁脒盐酸盐，所述偶氮二异丁脒盐酸盐的终浓度为0.7?0.9mg/ml，用赖氨酸或三(羟甲基)氨基甲烷调节pH=9?10，反应4?6h，再静置12?16h，得乳白色悬浮液； 3)将乳白色悬浮液在12000?16000印111条件下，离心10?20min，用无水乙醇离心洗涤3?5次； 4)在空气氛围，600?700°C煅烧4-6h去除介孔模板，获得白色的孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉。2.权利要求1的方法制备的孔径和粒径均单分散可控的介孔硅快速止血粉，其特征是所述止血粉的粒径具有单分散性，粒径大小为60 ± 5nm;所述止血粉的孔径具有单分散性，孔径大小为5±0.5nm、10± Inm或15±2nm。
【文档编号】A61L26/00GK105903062SQ201610229187
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月12日
【发明人】李钒, 田丰, 陈子浩, 刘长军, 武继民
【申请人】中国人民解放军军事医学科学院卫生装备研究所