一种高膨胀、片层多孔壳聚糖止血海绵的制备方法与流程

本发明属于生物医用材料
技术领域：
，具体涉及一种高膨胀、片层多孔壳聚糖止血海绵的制备方法与应用，该海绵具有良好的生物相容性、生物可降解性以及快速膨胀止血的性能。
背景技术：
：出血是战场创伤的第一大杀手，是城市交通事故伤的第二大杀手，也是创伤病人手术室死亡主要原因，因此治疗过程中快速止血可以明显降低死亡率。常规的止血方式由压迫、血管结扎、沸石封闭以及使用止血材料等。临床使用过程中不论使用那种止血方式，物理压迫处理都是非常必须的，其中止血材料辅助物理压迫越来越多的被应用在临床止血过程中。壳聚糖是自然界中唯一带正电荷的碱性多糖，它可以和红细胞表面的负电荷产生静电吸附作用，使伤口处红细胞大量粘附聚集，形成血栓，加快血液凝固，从而不依赖于机体内的凝血机制，其作为生物止血材料，已是世界公认的有效外科封闭剂和止血剂，是一种安全度高、相容性好、原材料来源广泛的新型止血敷料，因此壳聚糖类的止血材料正成为国内外的研究热点。目前壳聚糖类止血材料种类繁多，如止血粉、止血海绵、止血绷带等，商品化产品有Celox止血粉、Xstat快速止血系统、HemCon等，其主要机理是利用壳聚糖分子上携带的正电荷与红细胞表面的负电荷进行静电吸附达到止的目的，为了提高壳聚糖止血材料的止血性能，多采用提高材料的孔隙率以改善止血效果，专利CN200510024503.3采用的是含有甘油、羧甲基壳聚糖、壳聚糖粉和环保型离子交联剂的羧甲基壳聚糖水溶液制备海绵，但该方案中的海绵由于发泡不充分，孔隙少而不稳定，而且吸附能力差，使用过程中易发硬发脆；专利CN1431021A公开一种壳聚糖-胶原海绵，通过酸溶解壳聚糖，用戊二醛交联，然后再冷冻干燥，蒸馏水清洗再次冷冻干燥；CN1071587A则是用醋酸溶解壳聚糖，再加入胶原溶液，用甲醛交联制备成海绵。由此可见上述的工艺中都使用了化学交联剂、发泡剂等来提高材料的孔隙率，其残留对人体都具有一定的毒性，在临床使用过程中带来较大的安全隐患，同时上述工艺最大的一个瓶颈便是吸血速度慢、必须辅助物理压迫方能达到止血的效果，且传统工艺的制备的止血海绵的微观结构为不规则的多孔结构，多孔的不贯通性大大限制了止血效果。于此同时国内影响壳聚糖止血材料产业发展的一个最大瓶颈是壳聚糖材料的生物相容性，CFDA也加大了对此类产品的监管，2014年后强行将II类的壳聚糖产品转成III类进行监管，造成此现状的主要原因是壳聚糖原料的生物相容性，文献(Histopathologicalandimmunohistochemicalstudiesofmembranesofdeacetylatedchitinderivativesimplantedoverratcalvaria.JBiomedMaterRes.1999,46(3):418–423)研究表明壳聚糖的分子量和脱乙酰度越高，体内生物相容性越好，因此高脱乙酰度和高分子量的壳聚糖原料是解决此类问题的关键，而常规的壳聚糖的制备方法是传统的强碱高温脱乙酰，此方法制备的壳聚糖原料分子量低且分散系数大，势必导致生物相容性差，基于上述弊端与瓶颈，本发明提供了一种高膨胀性、片层结构的新型止血海绵的制备方法，首先本发明采用间歇微波法制备壳聚糖原料，提高了壳聚糖的分子量并减小了分子量的分散系数，提高产品的生物相容性；本发明制备的止血材料最大特点是膨胀速度和膨胀率非常快，可达到瞬间止血，同时有序化的片层结构提供了定向的膨胀空间，在吸血的同时对周围组织产生了较大的物理压迫力更好地提高了止血效果。技术实现要素：本发明的目的是为了解决传统止血材料在止血过程中不能快速膨胀封闭出血的创口或者腔道，最终造成止血效果不明显甚至止血失败。现有临床上常用的止血材料在使用中存在止血时间较长、且对出血量大的伤口止血能力有限以及腔道止血不足等问题。本发明的目的是由以下技术措施实现：一、间歇微波法制备壳聚糖原料取几丁质粉末在40％-50％的NaOH溶中90℃保温10min-15min，然后将几丁质溶液放入微波炉中，中火4min，再用纯化水洗涤至洗涤液为中性，酒精脱色，最后50℃烘箱中烘干，获得第一次脱乙酰的壳聚糖。然后在此基础上重复该过程3次，最终获得高脱乙酰度的壳聚糖干粉。二、壳聚糖海绵制备A.壳聚糖干粉和甘油溶解在浓度为0.5％-1％(V/V)的醋酸溶液中，搅拌5h-8h，最终获得的壳聚糖浓度为0.5％-2％(W/V)，甘油的浓度为0.2％-1％(W/V)。B.将制备的壳聚糖和甘油混合溶液浇注于模具中冷冻干燥，获得第一次冻干的壳聚糖海绵。三、高膨胀壳聚糖止血海绵的制备A.将第一次冻干获得的壳聚糖冻干海绵浸泡在浓度为1％-4％的NaOH溶液中24h-72h，然后用纯化水洗涤至中性。B.将清洗后的壳聚糖海绵再次进行冷冻干燥48h以上，得到pH值近中性的壳聚糖海绵。C.将二次冻干的壳聚糖海绵用机械压缩处理，最后制的具有高膨胀、片层多孔壳聚糖止血海绵。发明的创新点：1.本发明中采用间歇微波法制备了壳聚糖原料，脱乙酰度高、分子量分布窄。2.本发明制备的止血海绵具有高膨胀性，可瞬间吸血，同时对周围组织产生较大的物理压迫力，更好地发挥止血功能。3.本发明制备的壳聚糖海绵微观结构为有序的片层多孔结构，显著区别与传统的网状多孔。4.本发明制备的壳聚糖止血海绵具有较高的机械强度，其最大拉力可以达到50N以上；5.本发明制备的壳聚糖止血海绵具有较快的吸水膨胀速率，在10s-20s内可以迅速吸水膨胀，膨胀后的体积是原来的3-6倍。附图说明图1壳聚糖原料分子量和分散系数谱图图2壳聚糖止血海绵的机械拉力图图3-a壳聚糖止血海绵SEM图(压缩前)图3-b壳聚糖止血海绵SEM图(压缩后)图3-c止血海绵对照SEM图(天义福)具体实施方式现结合实施例，对本发明作详细描述，但本发明的实施不仅限于此。实施方式一1、间歇微波法制备壳聚糖原料取几丁质粉末在50％的NaOH溶中90℃保温10min，然后将几丁质溶液放入微波炉中，中火4min，再用纯化水洗涤至洗涤液为中性，酒精脱色，最后50℃烘箱中烘干，获得第一次脱乙酰的壳聚糖。然后在此基础上重复该过程3次，最终获得高脱乙酰度的壳聚糖干粉。2，壳聚糖甘油混合溶液的制备称量一定质量的步骤1获得的壳聚糖干粉和甘油溶解在浓度为0.5％(V/V)的醋酸溶液中，搅拌5h，最终获得的壳聚糖浓度为1％(W/V)，甘油的浓度为0.3％(W/V)。3，将2中获得的壳聚糖甘油混合溶液冷冻干燥48h以上，得到含有醋酸的壳聚糖冻干海绵。4，将3中获得的壳聚糖冻干海绵浸泡在浓度为4％的NaOH溶液中24h，然后用纯化水洗涤1d至中性。5，将4中清洗后的壳聚糖海绵再次进行冷冻干燥48h以上，得到pH值近中性的壳聚糖海绵。6，将5中获得的壳聚糖海绵用机械压缩处理，最后制的具有高膨胀、片层多孔壳聚糖止血海绵。实施方式二1、壳聚糖原料的制备参照实施方式一中的壳聚糖原料制备方法。2，壳聚糖甘油混合溶液的制备壳聚糖干粉和甘油溶解在浓度为0.5％(V/V)的醋酸溶液中，搅拌5h，最终获得的壳聚糖浓度为1％(W/V)，甘油的浓度为0.5％(W/V)。3，将2中获得的壳聚糖甘油混合溶液冷冻干燥48h以上，得到含有醋酸的壳聚糖冻干海绵。4，将3中获得的壳聚糖冻干海绵浸泡在浓度为2％的NaOH溶液中24h，然后用纯化水洗涤1d至中性。5，将4中清洗后的壳聚糖海绵再次进行冷冻干燥48h以上，得到pH值近中性的壳聚糖海绵。6，将5中获得的壳聚糖海绵用机械压缩处理，最后制的具有高膨胀、片层多孔壳聚糖止血海绵。实施方式三1、壳聚糖原料的制备参照实施方式一中的壳聚糖原料制备方法。2，壳聚糖甘油混合溶液的制备壳聚糖干粉和甘油溶解在浓度为0.5％(V/V)的醋酸溶液中，搅拌5h，最终获得的壳聚糖浓度为0.5％(W/V)，甘油的浓度为0.2％(W/V)。3，将2中获得的壳聚糖甘油混合溶液冷冻干燥48h以上，得到含有醋酸的壳聚糖冻干海绵。4，将3中获得的壳聚糖冻干海绵浸泡在浓度为1％的NaOH溶液中24h，然后用纯化水洗涤1d至中性。5，将4中清洗后的壳聚糖海绵再次进行冷冻干燥48h以上，得到pH值近中性的壳聚糖海绵。6，将5中获得的壳聚糖海绵用机械压缩处理，最后制的具有高膨胀、片层多孔壳聚糖止血海绵。实施方式四1、壳聚糖原料的制备参照实施方式一中的壳聚糖原料制备方法。2，壳聚糖甘油混合溶液的制备壳聚糖干粉和甘油溶解在浓度为1％(V/V)的醋酸溶液中，搅拌5h，最终获得的壳聚糖浓度为2％(W/V)，甘油的浓度为0.2％(W/V)。3，将2中获得的壳聚糖甘油混合溶液冷冻干燥48h以上，得到含有醋酸的壳聚糖冻干海绵。4，将3中获得的壳聚糖冻干海绵浸泡在浓度为2％的NaOH溶液中24h，然后用纯化水洗涤1d至中性。5，将4中清洗后的壳聚糖海绵再次进行冷冻干燥48h以上，得到pH值近中性的壳聚糖海绵。6，将5中获得的壳聚糖海绵用机械压缩处理，最后制的具有高膨胀、片层多孔壳聚糖止血海绵。实施方式五1、壳聚糖原料的制备参照实施方式一中的壳聚糖原料制备方法。2，壳聚糖甘油混合溶液的制备壳聚糖干粉和甘油溶解在浓度为0.7％(V/V)的醋酸溶液中，搅拌5h，最终获得的壳聚糖浓度为2％(W/V)，甘油的浓度为0.5％(W/V)。3，将2中获得的壳聚糖甘油混合溶液冷冻干燥48h以上，得到含有醋酸的壳聚糖冻干海绵。4，将3中获得的壳聚糖冻干海绵浸泡在浓度为2％的NaOH溶液中24h，然后用纯化水洗涤1d至中性。5，将4中清洗后的壳聚糖海绵再次进行冷冻干燥48h以上，得到pH值近中性的壳聚糖海绵。6，将5中获得的壳聚糖海绵用机械压缩处理，最后制的具有高膨胀、片层多孔壳聚糖止血海绵。实施方式六1、壳聚糖原料的制备参照实施方式一中的壳聚糖原料制备方法。2，壳聚糖甘油混合溶液的制备壳聚糖干粉和甘油溶解在浓度为0.7％(V/V)的醋酸溶液中，搅拌5h，最终获得的壳聚糖浓度为1％(W/V)，甘油的浓度为1％(W/V)。3，将2中获得的壳聚糖甘油混合溶液冷冻干燥48h以上，得到含有醋酸的壳聚糖冻干海绵。4，将3中获得的壳聚糖冻干海绵浸泡在浓度为2％的NaOH溶液中24h，然后用纯化水洗涤1d至中性。5，将4中清洗后的壳聚糖海绵再次进行冷冻干燥48h以上，得到pH值近中性的壳聚糖海绵。6，将5中获得的壳聚糖海绵用机械压缩处理，最后制的具有高膨胀、片层多孔壳聚糖止血海绵。实施方式七由实施方式一中制备的壳聚糖原料，其分子量测定是通过多角度激光散射仪测定，图1是壳聚糖原料分子量和分散系数图谱，其分子量计算结果如表一所示。脱乙酰度是通过元素分析仪测定。表二是通过元素分析仪测量壳聚糖原料中C、H、O、N的含量通过公式1计算出脱乙酰度，其脱乙酰度在95％左右。表一，壳聚糖原料的分子量与分散系数序号样品1样品2样品3平均值分散系数1.2831.2751.3161.291分子量4.834×1054.925×1054.82×1054.86×105表二，壳聚糖原料的脱乙酰度序号NCH脱乙酰度(C)18.53829844.486556.85128696.0728.49192244.455026.82955794.6338.48519444.407446.84839194.71平均值8.50513844.449676.84307895.14壳聚糖的分子式：[C6H11-aO4N·(C2H3O)a·bH2O]n，采用元素分析仪检测碳、氢、氮的含量，然后根据以下方程式计算a的值，即为乙酰度，(1-a)×100％即为脱乙酰度。式中：a为平均每个壳聚糖单元上乙酰基基团数；b为平均每个壳聚糖单元上被含有的水分。实施方式八由实施方式一制备的壳聚糖海绵其完全膨胀时间为15s，吸水膨胀后的体积为原体积的5倍。实施方式九由实施方式四得到的壳聚糖海绵的机械拉伸强度的力学曲线如图2所示。实施方式十由实施方式一得到的壳聚糖海绵压缩之前的扫描电镜图片3(a)所示，图3-b为压缩之后的壳聚糖海绵，图3-c为对照组(天义福)。当前第1页1 2 3