复合材料、其制备方法和用途与流程

本发明属于医用制品领域，具体涉及一种复合材料、其制备方法和用途。

背景技术：

难于控制的出血和骨组织损伤是战争、车祸及其他意外事故造成死亡的主要原因，也是创伤急救以及外科手术经常遇到的难题，因此开发具有特种高性能的生物材料及制品对于战时急救和平时求治都具有重要的社会意义。

根据2007年卫生部统计，每年各类伤害发生约2亿人次，因战争、交通事故、重大自然灾害等伤害死亡人数约70万～75万人，失血过多是导致创伤死亡的最大因素。多次战争死伤数据统计也揭示30％～60％的死亡源于失血过多。目前为止，国内用于中、重度出血的紧急救生止血产品极少，随身装备的常用止血剂有止血带、壳聚糖、纱布和云南白药，它们对于中、重度出血的快速止血作用有限。医院常用的有凝血酶、纤维蛋白胶等，但是这些止血产品价格昂贵，因而亟待开发止血效果好、价格低廉的止血剂。

随着科学技术的发展,止血材料的研究开发日新月异。目前市场上应用较为广泛的止血材料主要有生物制品类、壳聚糖类和硅铝酸盐类三大类止血材料。除此之外,也存在其他一些商业化止血产品，如以马铃薯淀粉为主要原料的traumadex等。在实际使用过程中，压迫时间和伤口形式对止血材料的有效性有较大影响，因而在使用过程中还需对止血材料加以选择。

1.生物制品类

用于外出血止血的生物制品主要包括凝血酶、凝血因子xiii和纤维蛋白原等凝血因子。目前应用最为广泛且有效的是纤维蛋白胶，市场上纤维蛋白胶产 品种类繁多，大部分产品都是由纤维蛋白原、凝血酶、凝血因子xiii和抑酶肽四个组分组成。

纤维蛋白胶在使用时需要将两个元件中的物质混合，而且凝血酶、抑肽酵等需要冷藏保存，因而其一般应用在手术止血等场合，在其他救生场合应用相对较少。

2.硅铝酸盐类

硅铝酸盐止血材料的研究主要集中于5a沸石和高岭土，它们具有较好的体外凝血效果和生物相容性，并且都具有商业化止血产品。

第一代quikclot产品主要成分是5a沸石，应用于外出血时具有明显的放热效应，因而早期硅酸硅铝酸盐止血材料的开发集中在降低quikclot的放热效应和开发无放热效应的止血材料两方面。在这两方面都取得了较好的发展，如通过离子交换或者预吸水都能降低quikclot的热效应，并开发出了相应的产品quikclotsportsilverr。而通过高岭土、蒙脱土等低放热效应材料的开发也得到了相应的商业化止血产品combatgauze和woundstat。虽然在动物实验止血效果和存活率等方面，以蒙脱土为主要成分的商业化产品woundstat没有表现出缺点，但是其在应用于外出血伤口时会导致内皮损伤，甚至进入到血管循环,使器官末梢产生血栓。

3.壳聚糖类

目前止血敷料是甲壳素和壳聚糖在医用领域最具前途的应用之一。壳聚糖止血功能的研究，最早于上世纪八十年代报道。壳聚糖可以为组织生长提供非蛋白质矩阵，同时激活巨噬细胞的杀瘤作用和细胞分化作用。壳聚糖降解为n-乙酰基-β-d-氨基葡萄糖后，可以进一步促进伤口处透明质酸的合成以及胶原蛋白的沉积，促进伤口愈合，抑制疤痕形成。

商业化壳聚糖类止血产品celox在众多动物出血模型中表现出了优于其他壳聚糖止血产品的效果，然而壳聚糖止血效果的影响因素仍然不明。

因此，目前迫切需要出现一种凝血效果得到改善的材料，以解决现有止血 材料存在的弊端。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种复合材料、其制备方法和用途，该复合材料的凝血效果和生物相容性得到大幅度改善。

为了实现上述目的，本发明提供了一种复合材料，所述复合材料包括生物降解性聚酯和羟基磷灰石。

根据本发明，所述复合材料为生物降解性聚酯和羟基磷灰石经复合、溶剂挥发法制得的复合止血微球。

优选地，所述复合止血微球具有开孔结构的微球表面载体以及通过开孔裸露出来并富集在所述微球表面的羟基磷灰石。

根据本发明，所述微球的数均分子量为10000～500000，粒径为5～500μm；进一步优选地，所述复合止血微球的分子量为20000～50000，例如30000～40000；颗粒粒径为50～350μm，例如150～250μm，具体可以为200μm。

根据本发明，所述生物降解性聚酯是指具有生物降解特性的聚酯聚合物。

上述生物降解性聚酯的优选例可举出聚己二酸丁二醇酯-聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物、聚羟基烷酸酯、聚乙醇酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚ε-己内酯、聚丁二酸丁二醇酯-聚己二酸丁二醇酯共聚物、聚丁二酸丁二醇酯-聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物、聚癸二酸丁二醇酯-聚对苯二甲酸丁二醇酯共聚物、聚丙交酯(聚乳酸)、聚乙交酯(聚羟基乙酸)、聚己内酯和聚丙交酯乙交酯共聚物中的一种或多种；优选为聚丙交酯。

所述生物降解性聚酯单体是可通过聚合反应得到所述聚酯的原料，例如可以为乙交酯、丙交酯和己内酯中的一种或多种。

优选地，所述羟基磷灰石的粒径为10nm～10μm；进一步优选为10nm～200nm；更优选为20～100nm。

优选地，所述复合止血微球是经过降解后的微球。

本发明还提供一种复合材料，特别是复合止血微球的制备方法，包括以下步骤：

1)制备复合物溶液：将有机的生物降解性聚酯和无机的羟基磷灰石进行复合，将得到的复合物溶解于有机溶剂中，得到复合物溶液；

2)采用溶剂挥发法将所述复合物溶液制备成初级微球；

3)将所述初级微球降解，得到所述基于羟基磷灰石的有机无机复合止血微球。

作为优选，生物降解性聚酯和无机的羟基磷灰石的复合方法可以为物理复合和化学复合。所述物理复合是指将生物降解性聚酯和无机的羟基磷灰石混合。所述的化学复合是指将羟基磷灰石和生物降解性聚酯通过羟基引发的开环聚反应进行复合。本发明进一步优选为化学复合，更优选采用化学接枝的方法进行复合。

在本发明的一个具体实施例中，物理复合例如可以是将羟基磷灰石与生物降解性聚酯分散在有机溶剂如三氯甲烷中，剧烈搅拌，然后使用溶剂如环己烷沉降，真空干燥后得到复合物。干燥温度可以为30～60℃，例如45℃，时间可以为12～120小时，例如72小时。羟基磷灰石与生物降解性聚酯的重量比可以为(5:100)～(50:100)，例如10:100、20:100、30:100。

在本发明的另一个具体实施例中，化学方法例如可以是在无水无氧的反应条件下，羟基磷灰石、丙交酯、辛酸亚锡(snoct2)和甲苯加入反应管中，之后封闭反应管进行反应，例如可以在60～180℃(如120℃)下反应12～120小时(如48小时)。反应完毕，分离产物，例如使用溶剂如二氯甲烷溶解，环己烷沉降得到产物。产物在45℃的真空干燥箱干燥72小时后使用。

其中辛酸亚锡与丙交酯的摩尔比可以为(1:10)～(1:100)，例如(1:40)～(1:60)，具体可以为1:50；羟基磷灰石与丙交酯的重量比可以为(5:100)～(50:100)，例如10:100、20:100、30:100。

其中，本发明的复合止血微球可以通过溶剂挥发法制备。溶剂挥发法制备 多孔微球的步骤包括：先配制一定浓度(c1)的聚合物/有机溶剂溶液(油相oil)，将该溶液置于超声粉碎机探头下方，并加冰水浴，按设定的参数进行超声乳化，这时从探头与容器壁之间伸入注射器针头，向超声中的油相注入配好的内水相(w1),体系由无色透明转化为白色的乳液e1。然后用注射器吸取制备的乳液e1,逐滴滴入机械搅拌的外水相(w2)中，继续搅拌一定时间后，洗涤，收集。

根据本发明，采用溶剂挥发法将复合物溶液制备成初级微球的步骤包括：

21)将所述复合物溶液与内水相混合，进行初次乳化，得到初次乳化溶液；

优选地，所述步骤21)中采用高速剪切法将复合物溶液进行初次乳化，得到初次乳化溶液；

22)将所述初次乳化溶液与外水相混合，室温搅拌，二次乳化，得到水包油溶液，即初级微球。

优选地，所述步骤22)中还包括：室温搅拌后取出微球，用去离子水反复离心洗涤除去多余的naoh，干燥后得到具有良好通孔结构的基于羟基磷灰石的有机无机复合止血微球。

根据本发明，生物降解性聚酯为聚丙交酯、聚乙交酯、聚己内酯和聚丙交酯乙交酯共聚物中的一种或多种；优选为聚丙交酯。优选地，所述羟基磷灰石的粒径为10nm～10μm；进一步优选为10nm～200nm；更优选为20～100nm。

根据本发明，步骤1)中，生物降解性聚酯和羟基磷灰石按照重量(100：1)～(1:1)的比例溶解于5～40倍重量的有机溶剂中，得到复合物溶液；

优选地，所述有机的生物降解性聚酯和无机的羟基磷灰石的比例例如可以为2:1。

优选地，所述有机溶剂可以为二氯甲烷。

根据本发明，所述内水相和所述外水相均是将表面活性剂与水按照(0～1):50g/ml(即表面活性剂的重量与水的体积比)混合均匀得到的；所述表面活性剂选自span60、span80，tween80和pva(聚乙烯醇)中的一种或多种；优选地，所述表面活性剂的重量大于0。

所述复合物溶液与内水相的体积比为(1:1)～(20:1)；例如可以是4:1。

所述初次乳化溶液与外水相的体积比为(1:10)～(1:50)。

根据本发明，步骤3)中，室温搅拌时间为1～6小时，例如可以为3小时。

根据本发明，优选地，所述降解采用水解、胺解或酶降解的方法进行。

根据本发明，所述水解在碱性溶液中进行；所述碱性溶液可以为koh或naoh的水溶液；进一步优选地，所述koh水溶液的浓度为0.01～10m，所述naoh水溶液的浓度为0.01～2m，例如可以为0.5m。

优选地，所述胺解在胺的水溶液中进行；所述胺为甲胺、乙二胺或三乙胺；进一步优选地，所述甲胺、乙二胺或三乙胺的水溶液的浓度为0.2～10m。

所述酶降解中以酶的缓冲溶液或者水溶液的形式使用，优选地，所述酶为对生物降解性聚酯具有专一性的酶；进一步优选地，所述缓冲溶液为磷酸盐缓冲溶液和/或tris缓冲溶液。

根据本发明，还包括对所述复合止血微球进行灭菌的步骤；优选以钴60辐照灭菌。本发明还提供了一种复合材料，特别是复合止血微球在凝血和/或止血中的应用。

本发明的有益效果：

本发明首先通过制备生物降解性聚酯和羟基磷灰石的复合物，然后通过溶剂挥发法制备出初级微球，再对初级微球进行降解以改善其止血效果，从而得到了基于羟基磷灰石的有机无机复合止血微球。该有机无机复合止血微球具有良好的开孔结构，且羟基磷灰石通过开孔裸露出来并均匀地富集在开孔微球的表面，因此止血效果优异。

在复合止血微球参与止血的过程中，生物降解性聚酯和羟基磷灰石之间具有较好的协同效应，生物降解性聚酯为羟基磷灰石提供了有利的载体作用，而复合止血微球又具有较大的比表面积，也为凝血提供了便利的场所，使得复合止血微球能够更好地与出血部位贴合。本发明所提供的复合止血微球能够机理性的参与凝血过程，其中富集的羟基磷灰石通过强大的蛋白吸附和释放钙离子 来机理性的参与，避免了吸水性止血剂所导致的失血过多，并且止血效果优异。

本发明的复合止血微球，能够为人体所吸收，生物相容性好，可用于外科手术的止血过程，能直接喷洒于人、哺乳动物等的有血创面进行止血，还可作为外科防粘连，促进组织愈合材料。此外，本发明利用工业化的简单原料，来源广泛，对人体无毒副作用，对环境无污染，绿色环保。并且经过简便可控的制备工艺，就得到了一种生物相容性好，凝血效果优异的基于羟基磷灰石的有机无机复合止血微球，应用前景广阔。

附图说明

图1为本发明实施例1的基于羟基磷灰石的有机无机复合止血微球水解前后的扫描电镜图，a1,a2为水解前的初级微球，b1,b2为水解后的基于羟基磷灰石的有机无机复合止血微球；

图2为本发明实施例2的基于羟基磷灰石的有机无机复合止血微球水解前后的扫描电镜图，a1,a2为水解前的初级微球，b1,b2为水解后的基于羟基磷灰石的有机无机复合止血微球。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

除非另有说明，本发明所使用的试剂均可商购获得。本发明所使用的部分试剂或样品如下：抗凝兔血现抽现用，羟基磷灰石(货号677418，粒径10～200nm，比表面积大于等于9.4m²g^-1)购买于aldrich公司。丙交酯单体购自柯碧恩-普拉克中国(corbionpurac)。

实施例1

1)制备具有封闭孔结构的初级微球

a)制备复合物溶液：

采用化学方法：在无水无氧的反应条件下，将前述羟基磷灰石、丙交酯单体和辛酸亚锡snoct2和甲苯加入反应管，封闭反应管进行反应，在120℃下反应48小时。反应完毕，产物使用溶剂如二氯甲烷溶解，环己烷沉降，之后在45℃真空干燥箱内干燥72小时。将干燥得到的产品溶于二氯甲烷中，得到复合物溶液。

其中辛酸亚锡与丙交酯单体的比例为1:50(摩尔比)，羟基磷灰石与丙交酯单体的重量比为20:100。

b)将1.25ml浓度为0.1g/ml的内水相nh4hco3溶液加入到上述制备的5ml的复合物的二氯甲烷溶液中，超声乳化，得到初乳液。

c)迅速将所得初乳液倒入200ml浓度为0.001g/ml的表面活性剂pva水溶液中，室温下机械搅拌3小时，最终得到具有封闭孔结构的初级微球。

上述具有封闭孔结构的初级微球扫描电镜图如图1的a1和a2所示。可以看出，其具有封闭孔洞，孔表面或空间由薄膜覆盖。

2)对初级微球水解，制备出具有开孔结构且表面富集有羟基磷灰石的复合止血微球。

将0.1g步骤1)中制备的具有封闭孔结构的初级微球浸泡于20ml的0.5m的naoh溶液中，室温搅拌10分钟后取出微球，用200ml去离子水反复离心洗涤除去多余的naoh，-120℃下冷冻干燥24小时，得到具有良好开孔结构的复合止血微球粉末，之后采用钴60辐射灭菌。

上述制备的复合止血微球的分子量为30000，颗粒粒径为200±15μm。

实施例1中制备的具有良好开孔结构的复合止血微球的扫描电镜如图1的b1，b2，与图1中的a1，a2(即初级微球)对比，可见水解后覆盖在初级微球表面及其孔间的薄膜消失，得到了具有良好开孔结构且表面富集有羟基磷灰石的复合止血微球。

说明通过水解去除了覆盖于羟基磷灰石上的聚酯膜，使得纳米级的羟基磷灰石能够从开孔中暴露出来，由于羟基磷灰石的晶体结构和纳米尺度，这样更有利于吸附蛋白和释放钙离子，从而极大地提高了复合止血微球的止血和/或凝血效果。

实施例2

1)制备具有封闭孔结构的初级微球

a)制备复合物溶液

采用化学方法：在无水无氧的反应条件下，将前述羟基磷灰石、丙交酯和辛酸亚锡snoct2和甲苯加入反应管，封闭反应管进行反应，在120℃下反应48小时。反应完毕，产物使用溶剂如二氯甲烷溶解，环己烷沉降，之后在45℃真空干燥箱内干燥72小时。将干燥得到的产品溶于二氯甲烷中，得到复合物溶液。

其中辛酸亚锡与丙交酯的比例为1:50(摩尔比)；羟基磷灰石与丙交酯的重量比为10:100。

b)将1.25ml10wt％的内水相nh4hco3溶液加入到上述制备的5ml浓度为3.13wt％的复合物的二氯甲烷溶液中，乳化得到初乳液。

c)迅速将所得初乳液倒入200ml，0.1wt％的pva水溶液中，室温下机械搅拌3h，最终得到具有封闭孔结构的初级微球。

所述具有封闭孔结构的初级微球的扫描电镜图如图2的a1和a2所示。可以看出，其具有封闭孔洞，孔表面或空间由薄膜覆盖。

2)制备具有开孔结构且表面有羟基磷灰石富集的复合止血微球

将0.1g步骤1)中制备的具有封闭孔结构的初级微球浸泡于20ml的0.5m的naoh溶液中，室温搅拌10分钟后取出微球，用200ml去离子水反复离心洗涤除去多余的naoh，干燥后得到具有良好通孔结构的复合止血微球，采用钴60辐射灭菌。

实施例2中制备的复合止血微球的分子量为40000，颗粒粒径为200±15μm。 具有良好通孔结构的复合止血微球的扫描电镜如图2的b1，b2，与图2的a1，a2对比，可见水解后覆盖在初级微球表面及其孔间的薄膜消失，获得了具有良好的开孔结构且表面具有羟基磷灰石富集的复合止血微球。

体外凝血效果试验：

本发明通过基于羟基磷灰石的有机无机复合止血微球的体外凝血时间来评估其促凝血的效果。

体外凝血测试方法为：取2ml新鲜的抗凝兔血浆，加入适量0.2mcacl2溶液，使兔血浆自然凝血时间为7～8分钟，计时过程样品在盘旋混合仪上摇匀。测试微球体外止血效果时，先加入复合止血微球，再依次加入血液、cacl2。

取1g实施例1中制备的复合止血微球，进行后续的凝血时间测定，凝血时间为87s。

取1g实施例2中制备的复合止血微球，进行后续的凝血时间测定，凝血时间为109s。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。