一種生物醫用黏合水凝膠及其製備方法與流程
2023-09-11 20:30:25 3
本發明涉及一種具有良好生物相容性、生物降解性和強粘合力，兼具填充、密封、止血功能的醫用傷口黏合劑及其製備方法，屬於生物醫用材料製備領域。
背景技術：
近年來，隨著科技的發展，醫學水平逐漸提高，臨床上對手術操作和輔助材料的要求也越來越高，然而，傳統上對傷口粘合主要採用縫合線、骨釘等材料或器械縫合，這種方法不僅操作麻煩，而且屢次換藥拆線會增加病人的痛苦，使癒合後的創面留有疤痕甚至幹擾組織功能的復原，無疑會帶給患者二次傷害。與縫合線相比，粘合劑可以有效止血，使用方便、減少手術時間、無需拆線避免縫合帶來的二次傷害等。因此，人們一直渴望研製出一種理想的組織粘合劑來替代縫合線。理想的醫用粘合劑應有如下要求：（1）無毒性、無致癌、無致畸和致突變；（2）有良好的的生物相容性；（3）無菌且可抑菌；（4）可以在有血液和有組織液的潮溼環境下使用；（5）常溫常壓下可以實現快速粘合；（6）粘合強度及粘合持久性良好，粘合部分具有一定的彈性和韌性；（7）生物可降解等。
實際上，很早以前人們就已經開始使用組織粘合劑，上世紀五六十年代問世的α-氰基丙烯酸酯衍生物類粘合劑實現了外科手術由縫扎到直接粘合的大革命。這類粘合劑雖然粘合強度很大，但生物相容性差，容易引起皮膚炎症反應，因此，很快在纖維蛋白類粘合劑問世後，逐漸被取代。纖維蛋白粘合劑有很多優點，如良好的生物相容性和生物可降解性，能夠密封、止血、粘合傷口，並能促進傷口癒合，目前已經在外科領域得到廣泛應用，是臨床上使用最多的手術粘合劑之一。但是，它也存在著粘合強度低、製備時間長、價格昂貴的缺點以及潛在的病毒感染風險，這些缺點無疑會限制纖維蛋白粘合劑的長遠應用，很可能在找到一種合適的組織粘合劑後而被淘汰（崔國廉，但年華，但衛華，等.基於生物質的醫用粘合劑及應用現狀與發展前景[j].皮革科學與工程，2015，25（5）：33-40.）。其它粘合劑如明膠-戊二醛類、丙烯酸酯類等都存在著生物相容性差、粘合強度低的缺點，因此，亟需研製出一種生物相容性好、在體內溼潤環境中粘合強度高、可生物降解、價格低、使用安全、方便，同時又兼具一定的止血、密封和促進傷口癒合功能的生物醫用粘合劑。
海藻酸鈉是天然粘多糖，是一種可再生資源，具有良好的生物相容性、無刺激、降解產物無毒且易被人體吸收，已經被廣泛地用作生物醫學材料，植入體內後異體反應小，能夠對傷口的癒合進行止血、抗菌而被廣泛應用。海藻酸鈉製備水凝膠所需條件簡單，製備水凝膠方式多樣。近年來基於海藻酸鈉的組織粘合劑的研究也越來越多。明膠是動物膠原蛋白的部分水解產物，是一種非常重要的天然生物材料。明膠具很多優良的物理化學性質，如親水性強、具有形成膠凍的能力、溶膠及凝膠的可逆轉化、側鏈基團高活性以及電荷隨介質ph變化的典型兩性特性等。其中最典型的就是其獨特的凝膠性質，其水溶液在30~40℃之間可以發生溶膠．凝膠的熱可逆性轉變，在適宜的溫度和濃度下不需要外加特殊離子就可以形成良好的凝膠。另外，目前已經有文獻和專利報導了採用海藻酸鈉、明膠二者構建黏合劑（孫言蓓.新型海藻酸鹽-明膠水凝膠的研究[d].天津大學，2017.）但是，這些粘合劑在皮膚溼潤組織環境下粘合強度降低，因此，有必要提高其耐溼潤性能。
近年來，人們通過對貽貝足絲超強粘附力原因進行了大量研究，發現與貽貝粘蛋白成分結構類似的多巴胺能夠賦予材料在溼潤環境中強粘附力，如中國發明專利cn104056300a報導，多巴胺接枝後，能夠顯著提高一些天然多糖的粘合性能，這主要是與其鄰酚二酚基團被氧化為醌式結構後能夠與皮膚組織中的氨基產生交聯，自身也能發生偶聯反應，從而增強與組織的粘附力和內聚力。並且，多巴胺具有良好的生物相容性，能夠促進細胞的粘附和增殖，因此，本發明首先按照特定的比例將海藻酸鈉與明膠共混，加入edc和nhs對海藻酸鈉和明膠中的部分羧基進行活化，同時使明膠和海藻酸鈉發生部分醯胺化反應，增強水凝膠的內聚力和強度，殘留的羧基再與多巴胺的氨基發生醯胺化反應，形成互穿網絡的水凝膠，與皮膚組織可以產生氫鍵和共價鍵交聯反應，藉助多巴胺獨特的溼潤環境下的粘合性能，提高粘合劑在傷口溼潤條件下的粘合強度。
技術實現要素：
本發明的目的是針對現有粘合劑生物相容性低、溼潤環境下粘合強度不足而提供的一種能夠與皮膚組織產生交聯的生物醫用粘合劑及其製備方法，該醫用粘合劑生物相容性好，可被機體完全降解吸收，體內溼潤條件下粘合強度高，又兼具填充、密封和止血功能，同時可以促進組織癒合，可作為一種醫用組織粘合劑、密封劑或止血劑用於臨床創傷修復。
為實現上述目的，本發明採用如下技術方案：
（1）稱取5~15重量份的明膠、1~10重量份的海藻酸鈉放入反應釜中，加入50~150重量份的蒸餾水，調整浴溫至25~60℃，啟動攪拌機，攪拌30-40min，使明膠和海藻酸鈉溶解、混合均勻，得到混合液；
（2）用酸液調節溶液ph至3.5~6.0，向混合液中加入0.01~0.1重量份的n-羥基琥珀醯亞胺（nhs），0.1~1.5重量份的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽（edc），氮氣保護下攪拌5~15min，然後加入0.5~2重量份的多巴胺，25~60℃水浴加熱，氮氣保護下，繼續攪拌反應6~24h，即得黏合水凝膠；
進一步地，技術方案中所用的海藻酸鈉粘均分子量為1.2×105~2.0×105g/mol；
技術方案中所加nhs質量為0.4~2.0重量份，edc的質量為1.2~5.0重量份，多巴胺的質量為2.0~5.0重量份。
技術方案中所用酸液ph為3.5~6.0，所用酸的種類為鹽酸、硫酸、醋酸、檸檬酸之一
技術方案中所用的多巴胺分子量為153.18g/mol，易溶於水。
技術方案中所用的的反應釜為316l不鏽鋼反應釜、內搪瓷反應釜或內搪四氟乙烯反應釜。
本發明所得生物醫用粘合劑滿足以下關鍵性能指標：
（1）外觀：灰褐色，粘稠狀物；
（2）重金屬含量：≤10μg/g(m/m)；
（3）粘合力：豬皮搭接剪切強度不低於30kpa;
（4）細胞毒性：細胞毒性反應不大於ⅰ級；
（5）無菌試驗：無菌；
（6）致敏試驗：無遲髮型超敏反應；
（7）皮內反應試驗：原發性刺激指數pii＜0.4。
與現有技術相比，本發明的有益效果主要體現在：（1）所制生物醫用水凝膠具有良好的生物相容性和體內溼潤環境下強粘附力，粘合效果優於臨床上廣泛使用的纖維蛋白膠；（2）可生物降解，降解產物能被機體完全吸收；（3）保水性好，可使傷口保持溼潤環境，能夠促進細胞粘附、增殖和傷口癒合；（4）粘合快，效果好，也可作為密封劑或止血劑用於臨床；（5）使用方便，成本低，原料易得。
具體實施方式
下面通過實施對本發明進行具體的描述，有必要在此指出的是本實施例只用於對本發明進行進一步說明，而不能理解為對本發明保護範圍的限制，該領域的技術熟練人員可以根據上述發明的內容作出一些非本質的改進和調整。
實施例1
（1）稱取7g明膠、1g海藻酸鈉放入反應釜中，加入80ml蒸餾水，調整浴溫至55oc，啟動攪拌機，攪拌35min，使明膠和海藻酸鈉溶解、混合均勻，得到混合液；
（2）用酸液調節溶液ph至5.5，向混合液中加入0.02gn-羥基琥珀醯亞胺（nhs），0.2g1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽（edc），氮氣保護下攪拌10min，然後加入0.75g多巴胺，55oc水浴加熱，氮氣保護下，繼續攪拌反應20h，即得黏合水凝膠；
實施例2
（1）稱取10g明膠、4g海藻酸鈉放入反應釜中，加入100ml蒸餾水，調整浴溫至55oc，啟動攪拌機，攪拌40min，使明膠和海藻酸鈉溶解、混合均勻，得到混合液；
（2）用酸液調節溶液ph至6.0，向混合液中加入0.02gn-羥基琥珀醯亞胺（nhs），0.25g1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽（edc），氮氣保護下攪拌15min，然後加入1g多巴胺，60oc水浴加熱，氮氣保護下，繼續攪拌反應24h，即得黏合水凝膠；
實施例3
（1）稱取15g明膠、10g海藻酸鈉放入反應釜中，加入150ml蒸餾水，調整浴溫至60oc，啟動攪拌機，攪拌40min，使明膠和海藻酸鈉溶解、混合均勻，得到混合液；
（2）用酸液調節溶液ph至6.0，向混合液中加入0.1gn-羥基琥珀醯亞胺（nhs），1.5g1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽（edc），氮氣保護下攪拌15min，然後加入1.75g多巴胺，60oc水浴加熱，氮氣保護下，繼續攪拌反應20h，即得黏合水凝膠。