一种含钙聚合物止血海绵的制备方法及海绵制备装置

涉及生物医用材料，具体涉及医用聚合物海绵的制备。

背景技术：

1、伤口止血是创伤处理中至关重要的一步，对病人的痛苦缓解和创伤愈合有着直接的影响。为了快速而有效地进行止血处理，海绵经常被使用作为常见的止血材料。

2、2022年12月20日公开的中国发明专利《载药聚氨酯止血绵及其制备方法》，公开号为cn115487343a的专利文件公开了一种载药聚氨酯止血绵及其制备方法。该方法包括以下步骤：首先，将聚氨酯溶液、药物溶液和发泡剂混合，并通过室温下搅拌处理20分钟～60分钟，以获得载药聚氨酯发泡液。接下来，将载药聚氨酯发泡液在-20℃至40℃的温度下常压冷冻12小时～24小时，得到初始冻干物。然后，将初始冻干物在真空下于-60℃至40℃的温度下干燥12小时～24小时，最后得到载药聚氨酯止血绵。此外，2023年3月7日公开的中国发明专利《一种高吸水率聚乙烯醇缩甲醛海绵及其制备方法》，公开号为cn115746375a的专利文件公开了一种高吸水率的聚乙烯醇缩甲醛海绵及其制备方法。该方法涉及将聚乙烯醇溶解在水中制得聚乙烯醇溶液，然后加入聚乙二醇、泡沫稳定剂、乳化剂、发泡剂和分散剂，在室温下搅拌均匀。接下来，加入甲醛溶液并进行均匀搅拌，然后再加入酸性催化剂，继续搅拌。随后，将混合物放入热水浴中固化，并用清水洗净后，进行冷冻干燥，最终得到聚乙烯醇缩甲醛海绵。

3、总的来说，这些现有技术介绍了不同的方法来制备各种类型的海绵，虽然这些海绵能够起到止血的效果，但止血速度依旧很慢，无法达到理想要求。此外，现有冷冻发泡技术制备海绵时均用到发泡剂、泡沫稳定剂等助剂，在冷冻干燥后海绵中会有残留，使海绵具有一定的生物毒性。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的：现有止血海绵止血速度慢，止血效果不理想，同时冷冻发泡技术制备海绵时用到发泡剂、泡沫稳定剂等助剂，在冷冻干燥后海绵中会有残留，生物毒性较大的技术问题，本发明提供的技术方案为：

2、一种含钙聚合物止血海绵的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

3、步骤1：将氨基酸或羟基酸，与无机盐钙，合成氨基酸钙或羟基酸钙，并纯化；

4、步骤2：所述氨基酸钙或羟基酸钙，与多异氰酸酯或多元酸，合成低聚含钙异氰酸酯或低聚含钙酸，并纯化；

5、步骤3：所述低聚含钙异氰酸酯或低聚含钙酸，与所述多异氰酸酯或多元酸混合为异氰酸酯或酸，再与多元醇、多元胺和多元羟基胺中的一种或多种，聚合反应得到含钙聚合物；

6、步骤4：所述含钙聚合物溶解于溶剂中制成溶液a；

7、步骤5：所述溶液a与预设气体混合形成溶液b；

8、所述预设气体包括惰性气体、co2或n2中的一种或两种及以上的混合气体；

9、步骤6：所述溶液b先进行预冷，再进行冷冻，然后在真空状态下升温干燥，最终得到含钙聚合物止血海绵；

10、所述真空状态的真空度范围为5pa～500pa。

11、进一步，提供一个优选实施方式，所述含钙聚合物止血海绵的化学结构式为：

12、

13、其中，r1选自亚烷基，分子量范围为15da～300da，r2选自烷基、醇或胺，分子量范围为15da～100da，r9、r10、r11、r12选自多元醇、多元胺或多元羟基胺，分子量范围为50da～5000da，q1、q2、z1、z2、z3、z4为酯键、酰胺键、氨基甲酸酯键或脲键，x为1～10的整数，m、n、p、q为0～500的整数，且不能同时为0，含钙聚合物的分子量范围为5000da～200000da。

14、进一步，提供一个优选实施方式，所述溶液a中含钙聚合物的质量浓度范围为1％～20％，所述溶液a与所述预设气体的混合体积比范围为1：0.1～20。

15、进一步，提供一个优选实施方式，所述溶液a的流速范围为0.5ml/min～0.5

16、l/min，所述预设气体的流速范围为1ml/min～1l/min。

17、进一步，提供一个优选实施方式，所述溶液a通入所述预设气体前的温度范围为10℃～80℃，所述溶液b预冷的温度范围为-20℃～0℃，所述溶液b冷冻的温度范围为-60℃～0℃，低于所述溶液b预冷温度，所述溶液b真空升温干燥的温度范围为-60℃～80℃，高于所述溶液b冷冻温度。

18、进一步，提供一个优选实施方式，所述溶液b预冷选用梯度降温，设置为1℃～5℃为一个梯度，所述溶液b冷冻选用梯度降温，设置为5℃～10℃为一个梯度，所述b溶液真空升温干燥选用梯度升温，设置为5℃～15℃为一个梯度。

19、进一步，提供一个优选实施方式，所述溶液b预冷的时间范围为5min～90

20、min，所述溶液b冷冻的时间范围为30min～180min，所述溶液b真空升温干燥的时间范围为5h～72h。

21、基于同一发明构思，本发明还提供了一种海绵制备装置，所述海绵制备装置用于实现所述一种含钙聚合物止血海绵的制备方法，所述海绵制备装置包括：气体供给系统、溶液供给系统、微纳气泡发生系统和冷冻干燥系统，

22、其中，

23、所述气体供给系统包括：气体压缩泵、储气罐和流速控制阀；

24、所述溶液供给系统包括：储液罐和流速控制阀；

25、所述微纳气泡发生系统包括：进料口、进气口、气泡发生器、出料口和流速控制阀；

26、所述冷冻干燥系统包括：真空干燥室、冷冻室、模具和真空泵。

27、进一步，提供一个优选实施方式，所述气体供给系统、所述溶液供给系统、所述微纳气泡发生系统和所述冷冻干燥系统之间通过计算机控制系统协同控制。

28、基于同一发明构思，本发明还提供了所述一种含钙聚合物止血海绵的制备方法制备的含钙聚合物止血海绵，或所述一种海绵制备装置制备的含钙聚合物止血海绵，在生物体止血中的应用。

29、与现有技术相比，本发明提供的技术方案的有益之处在于：

30、本发明提供的一种含钙聚合物止血海绵的制备方法制备的含钙聚合物止血海绵，针对现有止血海绵止血效果不理想的问题，仅通过化学键在其分子链上引入了钙离子，并且通过调控低聚含钙异氰酸酯和低聚含钙酸的聚合度而实现海绵中钙含量的精确控制，钙离子是凝血因子iv，具有促进止血的功能，可提升海绵的止血效果。

31、本发明提供的一种含钙聚合物止血海绵制备方法和一种海绵制备装置，针对现有冷冻发泡技术制备海绵时发泡助剂残留而导致生物毒性较大的问题，在材料溶液冷冻过程中采用微纳米气泡发生器对溶液进行造泡，不使用发泡助剂，冷冻干燥后没有其他残留，生物毒性低，安全性高。

32、本发明提供的一种含钙聚合物止血海绵制备方法和一种海绵制备装置，针对现有冷冻发泡技术泡孔尺寸均匀性不好而影响海绵止血效果的问题，在材料溶液冷冻干燥过程中采用微纳米气泡发生器均匀制造微纳米级气泡，富含微纳米气泡的溶液注入冷冻容器后被迅速冷冻固化，微纳米气泡被均匀的固定在固相中，再通过真空冷冻干燥，即得到泡孔尺寸均匀的海绵，且能通过调节气泡大小，从而控制海绵的泡孔孔径。

33、适合应用于医用生物体止血海绵材料，及止血海绵的制备工作中。