醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠的生物膠型止血劑的製作方法
2023-10-07 10:49:59 2
專利名稱：醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠的生物膠型止血劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠的生物膠型止血劑，具體說，它是
由醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠構成的生物膠型軟組織止血劑，通過兩種材料中所含基團 的化學反應快速凝膠而止血。
背景技術：
現代科學技術的迅猛發展，使外科操作技術也經歷了革命性變革。止血是外科基 本操作技術的核心之一，人體任何部位的外科操作幾乎無一例外地涉及到出血與止血。過 去傳統的器械止血技術因操作複雜，創傷大等缺點已被遺棄，所以在臨床中能夠出現一種 即操作簡單又能有效止血的軟組織生物膠和止血劑是人們期待和備受關注的問題。目前臨 床中應用的生物膠或止血劑大體上可分為四種膠原海綿或粉末、明膠海綿、氧化纖維素和 氧化再生纖維素及纖維蛋白膠。膠原可吸收止血劑必須與血液直接接觸才能發揮止血作 用；明膠海綿止血劑存在與創傷面結合不緊密，吸血腫脹，止血較慢，引流不充分，填塞過多 易引起異物反應等缺點；氧化纖維素和氧化再生纖維素雖能通過激活因子加速凝血反應並 促進血小板粘附等而止血，但仍有一些不良反應和併發症。纖維蛋白膠是在組織相容性、無 毒性和臨床有效性等方面的性能優於其他任何一種生物或人工合成的外用止血劑。但由於 它是一種從人血漿中提取的生物製品，有可能使患者感染傳染性疾病。同時，用做外科粘附 劑時，其主要作用是封閉斷面小的滲血區，對較大量的出血無能為力，且其對生物組織的粘 附性較低。 理想的止血劑材料應該滿足即安全又能有效止血，可生物降解，操作簡單並可 廣泛應用於臨床需要。因此研究一種可用於人體的粘附能力強的生物膠型止血劑很有 必要。為了解決這一問題，研究者們在製備合成或半合成生物膠及止血劑方面作了很多 工作。臨床廣為應用的主要是a-氰基丙烯酸酯類物質，如a-氰基丙烯酸正辛酯制 劑，無色透明液體，使用時吸出直接滴於乾燥創面上，迅速將其塗勻變薄，5 6秒即可 固化成柔軟而富有彈性的聚合物[SingerAJ， Thode HC. A review of the literature on octylcyanoacrylate tissue adhesive. The Americanjournal of Surgery : Vol. 187,2004，卯.238-248]。 Nakayama等人報導了 一種經光化學反應聚合的明膠混 合物，包含氧雜蒽類染料衍生的明膠、聚乙二醇二丙烯酸酯、抗壞血酸等，在可見光作 用下，經幾十分之一秒即可聚合成膨脹的凝膠，組織反應輕微，可用於腹腔鏡外科治療 月幹損 傷 [Nakayama Y， Matsuda T. Photocurable surgical tissue adhesive glues composed ofphotoreactive gelatin and poly (ethylene glycol)diacrylate. Journal of Biomedical MaterialsResearch Part B:Applied Biomaterials， Vol.48，1999， pp. 511-521] 。Iwata等人報導了水溶性碳化二亞胺交聯的PLGA-明膠生物膠和由N-羥基琥 珀醯亞胺改性的PLGA-明膠生物膠，當兩種材料混合在一起時可迅速形成凝膠並與軟組織 牢固粘結，然而由於在凝膠的形成過程中會有尿素類衍生物或N-羥基琥珀醯亞胺釋放出 來，可能引起全身或局部的生物學反應[Iwata H，Matsuda S，Mitsuhashi K， Itoh E， IkadaY.A novel surgical glue composed of gelatin andN—hydroxysuccinimide activated poly (X_glutamic acid) :Part 1. Synthesis of activated poly (X_glutamic acid)and its gelation with gelatin. Biomaterials :Vol. 19，1998， pp.1869-1876]。
發明內容
本發明的目的在於提供一種新型的醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠的生物膠型止 血劑，可以克服現有技術的缺陷。所選用的明膠和海藻酸鈉安全可靠，生物相容性好，可被 生物體吸收降解。通過醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠發生席夫鹼反應形成的生物膠型止血 劑，兩種聚合物溶液混合在一起時可迅速形成凝膠，其凝膠時間可與纖維蛋白膠相當，但在 粘附能力和粘附強度方面超越纖維蛋白膠的性能，可通過簡單的局部噴灑或注射作用於身 體的任何部位，有望作為纖維蛋白膠的替代產品。 本發明提供的一種新型的醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠的生物膠型止血劑是以 海藻酸鈉和明膠為原料，按照配比等體積的濃度為5% 25%的醛改性海藻酸鈉溶液與 5% 40%的胺改性明膠溶液混合，通過高碘酸鈉氧化過程實現海藻酸鈉醛改性，然後與用 乙二胺改性的明膠混合形成的凝膠，具體步驟 海藻酸鈉的乙醇懸浮液與高碘酸鈉水溶液混合反應後用乙二醇終止反應，透析， 冷凍乾燥，得到醛改性海藻酸鈉；在PH 5. 0緩衝溶液中和水溶性碳二亞胺存在條件下，明 膠與乙二胺反應，反應溶液透析後，冷凍乾燥，得到胺改性明膠；等體積的醛改性海藻酸鈉 和胺改性明膠的水溶液均勻混合，交聯形成凝膠。該凝膠的豬皮粘接強度為100-300gfcm—、 凝膠時間10-250秒。 本發明提供的醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠的生物膠型止血劑的製備方法包括 的步驟 1)在0 4(TC條件下，質量濃度5% 20%的海藻酸鈉的乙醇懸浮液與質量濃度 為0. 025 0. 25mol/L的高碘酸鈉水溶液混合避光反應4小時後加入乙二醇終止反應，將 反應溶液透析3天，冷凍乾燥，得到醛改性海藻酸鈉。 2)在含有質量濃度5% 10%明膠和水溶性碳二亞胺存在的pH = 5磷酸鹽緩衝
溶液中，加入乙二胺(明膠乙二胺=i : o.56 i : 5. e，質量比)，酸調節pH至5，37°c
條件下反應1小時，反應溶液透析3天，冷凍乾燥，得到胺改性明膠。 3)將等體積的5% 25%的醛改性海藻酸鈉水溶液與5% 40%的胺改性明膠水 溶液混合。 步驟l)反應溫度為4-25"。
步驟2)所述的明膠乙二胺=i : o.56 i : 5. e，質量比，優選A型明膠。 步驟1)和2)所述的透析條件所述的水溶性碳二亞胺明膠=0. 535 : l，質量比。 步驟2)所述的酸是鹽酸。 本發明選用高碘酸鈉作為海藻酸鈉的氧化劑，由於海藻酸鈉是由13 -D-甘露糖醛 酸(M單元)單元和a-L-古洛糖醛酸(G單元)單元按一定比例順序鍵合而成，其糖醛酸 單元具有順式鄰二醇結構，因此在高碘酸鈉的氧化作用下打開c-c鍵而生成兩個醛基。因 為存在有效數量的醛基官能團，材料具有組織粘接和殺菌的特性。
本發明選用的溶劑可以是水體系和水-乙醇體系兩種。純水體系作為溶劑時即使 較低濃度的海藻酸鈉溶液其粘度也很大，不易溶解且因粘度大不好操作。水_乙醇體系作 為溶劑時消耗較少溶劑的同時可得到較高產率的醛改性海藻酸鈉。而兩種情況下在相同配 比的高碘酸鈉作用下產物的氧化度和分子量基本相同，因此本發明優選水_乙醇體系作為 溶劑。另外，氧化產物的分子量受溫度的影響較大。 一般溫度越低製得的氧化產物的分子 量越大。討論分子量的大小有比較重要的意義，因為生物膠的粘結強度取決於凝膠本身的 強度。較高分子量的氧化產物所製備的凝膠力學性能較好，生物膠的強度也會較大。
明膠是從膠原中提取的一種水溶性蛋白質，而膠原是結締組織中主要的天然蛋白 質成分。通過一個受控的提取過程，從動物的皮膚和骨骼中得到明膠。明膠水溶液必須在
37t:以上才能得到，當溫度降至室溫時溶液通過物理交聯變成凝膠狀態，這種性質使得明
膠不能很好地用做組織粘接劑。胺改性後的明膠克服了這一問題，在室溫下便可溶解，且隨 著氨基含量的增加，溶液的粘度呈減小趨勢。這種性質有利於明膠在生物膠型止血劑方面 的應用。本發明選用乙二胺在水溶性碳化二亞胺的活化作用下與明膠中的羧基發生醯胺化 反應，從而得到氨基含量較多的胺改性明膠。由於A型明膠含有更多的氨基，本發明優先A 型明膠。通過胺改性後明膠中的氨基含量進一步增加，與醛改性海藻酸鈉反應形成凝膠的 速率更快，形成的凝膠具有更好的力學強度。 本發明製備方法非常方便，將等體積的濃度為5% 25%的醛改性海藻酸鈉溶液 與5% 40%的胺改性明膠溶液混合。將其噴灑或注射到出血部位，混合溶液快速發生交 聯反應形成凝膠從而達到迅速止血的目的。通過醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠發生席夫鹼 反應迅速形成凝膠，其凝膠時間可與纖維蛋白膠相當，但在粘附能力和粘附強度方面超越 纖維蛋白膠的性能，可通過簡單的局部噴灑或注射作用於身體的任何部位，可作為纖維蛋 白膠的替代產品。
具體實施例方式
實施所用的主要原料有海藻酸鈉、明膠、高碘酸鈉、乙二醇、無水乙醇、乙二胺、水
溶性碳二亞胺等。
實施例1 : (1)稱取5. Og海藻酸鈉分散於25ml的無水乙醇中。 (2)稱取1. 35g高碘酸鈉溶解於25ml去離子水中，整個過程避光。 (3)將溶液(2)與溶液(1)混合，25"避光反應6小時後加入5ml的乙二醇終止反
應15分鐘。 (4)將溶液(3)裝入透析袋中透析3天後冷凍乾燥？ t:，得到醛改性海藻酸鈉。
(5)稱取2g明膠溶解在50ml的0. 1M磷酸鹽緩衝溶液中(pH 5. 0)，加入5. 6克乙 二胺，用6N的鹽酸溶液調節pH至5. 0。 (6)向溶液(5)中加入1.07g水溶性碳二亞胺(碘化[l-環己基-3-(3-三甲氨丙 基)碳二亞胺])，再添加磷酸鹽緩衝溶液總體積至100ml。在37t:條件下反應l小時。
(7)將溶液(6)裝入透析袋中透析3天後l(TC冷凍乾燥，得到胺改性明膠。
(8)稱取上述(4)中製得的醛改性海藻酸鈉0. 2g溶解於1. 8ml去離子水中，得到 均相溶液。
(9)稱取上述(7)中製得的胺改性明膠0. 6g溶解於1. 4ml去離子水中，於5(TC條 件下完全溶解得到均相溶液。 (10)將上述(8)和(9)溶液於37t:條件下恆溫半小時，使用雙推注射器將兩種溶 液等體積混合，注射到模具中形成水凝膠樣品。其豬皮粘接強度為120gfcm—、凝膠時間為 222秒。 實施例2: 原料與實施例1基本相同。將實施例1中的(2)調整為高碘酸鈉加入量為2. 7g， 其它步驟相同。其豬皮粘接強度為150gfcm—、凝膠時間為80秒。
實施例3 : 原料與實施例2基本相同。將實施例2中的(3)調整為在4t:條件下避光反應，其 它步驟相同。其豬皮粘接強度為182gfcm—、凝膠時間為62秒。
實施例4 : 原料與實施例1基本相同。將實施例1中的(5)調整為加入2. 8g乙二胺，其它步 驟不變。其豬皮粘接強度為117gfcm—、凝膠時間為156秒。
實施例5 : 原料與實施例3基本相同。將實施例3中的(8)調整為醛改性海藻酸鈉0. 3g溶 解於1.7ml去離子水中，得到均相溶液。其他步驟不變。其豬皮粘接強度為227gfcm—、凝 膠時間為21秒。
實施例6 : 原料與實施例5基本相同。將實施例5中的(9)調整為胺改性明膠0. 5g溶解於 1.5ml去離子水中，得到均相溶液。其他步驟不變。其豬皮粘接強度為189gfcm—、凝膠時間 為73秒。
權利要求
一種醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠的生物膠型止血劑，其特徵在於它是以海藻酸鈉和明膠為原料，按照配比等體積的濃度為5％～25％的醛改性海藻酸鈉溶液與5％～40％的胺改性明膠溶液混合，通過高碘酸鈉氧化過程實現海藻酸鈉醛改性，然後與用乙二胺改性的明膠混合形成的凝膠，具體步驟海藻酸鈉的乙醇懸浮液與高碘酸鈉水溶液混合反應後用乙二醇終止反應，透析，冷凍乾燥，得到醛改性海藻酸鈉；在pH 5.0緩衝溶液中和水溶性碳二亞胺存在條件下，明膠與乙二胺反應，反應溶液透析後，冷凍乾燥，得到胺改性明膠；等體積的醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠的水溶液均勻混合，交聯形成凝膠。
2. 按照權利要求l所述的生物膠型止血劑，其特徵在於該凝膠的豬皮粘接強度為 100-300gfcm—、凝膠時間10-250秒。
3. —種權利要求1所述的醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠的生物膠型止血劑的製備方 法，其特徵在於包括的步驟[1) 在0 4(TC條件下，質量濃度5% 20%的海藻酸鈉的乙醇懸浮液與質量濃度為 0. 025 0. 25mol/L的高碘酸鈉水溶液混合避光反應4小時後加入乙二醇終止反應，將反應 溶液透析3天，冷凍乾燥，得到醛改性海藻酸鈉；[2) 在含有質量濃度5X 10X明膠和水溶性碳二亞胺存在的pH 5磷酸鹽緩衝溶液中， 加入乙二胺，酸調節pH至5， 37t:條件下反應1小時，反應溶液透析3天，冷凍乾燥，得到胺 改性明膠。[3) 將等體積的5% 25%的醛改性海藻酸鈉水溶液與5% 40%的胺改性明膠水溶液 混合。
4. 按照權利要求3所述的製備方法，其特徵在於步驟1)所述的反應條件為4 25t:。
5. 按照權利要求3所述的製備方法，其特徵在於步驟2)所述的明膠乙二胺=i : o. 56 i : 5.6，質量比。
6. 按照權利要求5所述的製備方法，其特徵在於所述的明膠是A型明膠。
7. 按照權利要求3所述的製備方法，其特徵在於步驟2)所述的水溶性碳二亞胺明膠 =0. 535 : l，質量比。
8. 按照權利要求3所述的製備方法，其特徵在於所述的冷凍乾燥是在0 25t:下進行。
全文摘要
本發明涉及一種醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠的生物膠型止血劑，它以海藻酸鈉和明膠為原料，按照配比等體積的濃度為5％～25％的醛改性海藻酸鈉溶液與5％～40％的胺改性明膠溶液混合，通過高碘酸鈉氧化過程實現海藻酸鈉醛改性，然後與用乙二胺改性的明膠混合形成的凝膠。所選用的明膠和海藻酸鈉安全可靠，生物相容性好，可被生物體吸收降解。通過醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠發生席夫鹼反應迅速形成凝膠，其凝膠時間可與纖維蛋白膠相當，但在粘附能力和粘附強度方面超越纖維蛋白膠的性能，可通過簡單的局部噴灑或注射作用於身體的任何部位，可作為纖維蛋白膠的替代產品。
文檔編號A61L15/28GK101716366SQ20091024483
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月17日 優先權日2009年12月17日
發明者孫言蓓, 尹玉姬, 樸明偉 申請人:天津大學