一種具有高效凝血功能的介孔二氧化矽顆粒的高效製備方法與流程

2023-05-01 13:40:12

本發明屬於醫用生物材料學領域，具體地說，是一種具有高效凝血功能的介孔二氧化矽顆粒的高效製備方法。

背景技術：

介孔二氧化矽顆粒，由於具有高比表面積和孔隙率而賦予顆粒優秀的吸附性能，同時二氧化矽良好的生物相容性使得介孔二氧化矽顆粒成為止血材料的優選。但常規製備二氧化矽顆粒都首先利用模板劑製得有序介孔納米二氧化矽粉末，然後將納米粉末作為原料，配合制粒助劑製備介孔二氧化矽顆粒，生產成本高同時生產環境受到了極大的汙染。

不使用模板劑，溶膠形成凝膠的速度很慢，反應時間長達120-170小時左右，所以常規方法首先都使用模板劑，以便溶膠快速形成凝膠，凝膠過程只需要3小時，同時在二氧化矽表面形成有序的介孔結構；但有機模板劑的價格很高，使得產業化的成本提高，而且燒結會不完全，有機物的殘留會降低材料的生物相容性；其次常規方法從矽源到二氧化矽顆粒，都有一個中間產物納米二氧化矽粉末：從矽源製得納米二氧化矽凝膠，凝膠乾燥得到二氧化矽幹凝膠，再將幹凝膠研磨成納米二氧化矽粉末，然後將納米二氧化矽粉末和制粒助劑混合制粒，粉末自身以及和制粒助劑的混合對操作環境汙染嚴重。

因此，本領域尚需提供一種對環境友好的介孔二氧化矽顆粒的製備方法。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種對環境友好的具有止血功能的介孔二氧化矽顆粒的高效製備方法。

本發明的第一方面，提供一種具有高效凝血功能的介孔二氧化矽顆粒的製備方法，其特徵在於，所述製備方法包括以下步驟：

a)將正矽酸乙酯溶解在鹽酸水溶液或氨水溶液中，溶液經過溶膠化再凝膠化形成溼凝膠；

b)將所述溼凝膠與成型劑加入到造粒機，得到坯粒；

c)將所述坯粒進行乾燥得到所述介孔二氧化矽顆粒。

在另一優選例中，將正矽酸乙酯溶解在鹽酸水溶液，反應結束得到溼凝膠。

在另一優選例中，將正矽酸乙酯溶解在氨水溶液，反應結束加入鹽酸水溶液得到溼凝膠。

在另一優選例中，將正矽酸乙酯溶解在鹽酸水溶液，反應結束加入氨水溶液得到溼凝膠。

在另一優選例中，所述鹽酸水溶液的濃度為1-10vol％。

在另一優選例中，所述鹽酸水溶液的pH為0.5-6，較佳為1-4。

在另一優選例中，所述氨水溶液的濃度為1-10vol％。

在另一優選例中，所述氨水溶液的pH為7-13，較佳為10-12。

在另一優選例中，所述步驟a)中控制溫度為20-80℃，較佳為30-60℃。

在另一優選例中，所述步驟a)中，在80-500轉/分鐘較佳100-200轉/分鐘攪拌2-15小時，溶液經過溶膠化再凝膠化形成溼凝膠。

在另一優選例中，所述方法還包括將步驟a』)，將步驟a)製備的溼凝膠在50-80℃烘箱中烘2-10小時，使所述溼凝膠的持水量為200％-1000％，優選為200％-800％，然後再進行步驟b)。

在另一優選例中，所述成型劑為氧化纖維素、氧化再生纖維素、甲基纖維素、羧甲基纖維素、醋酸纖維素、纖維素、硅藻土中的一種或兩種以上的組合。

在另一優選例中，按照幹凝膠與成型劑重量比為10：1-10：8，較佳10:2-10:6將溼凝膠與成型劑加入到造粒機。

在另一優選例中，所述溼凝膠與所述成型劑加入到造粒機(也稱制粒機)中，控制攪拌速度500-3000轉/分，攪拌後的溼軟料經過條狀成型(轉數為500-1000轉/分)，切割(轉數為500-3500轉/分)及滾圓工序得到二氧化矽坯粒。

在另一優選例中，所述步驟c)中，將所述坯粒在馬弗爐中煅燒得到介孔二氧化矽顆粒。如在300-800℃煅燒0.5-3小時。

在另一優選例中，所述步驟c)中，將所述坯粒在烘箱烘乾得到介孔二氧化矽顆粒。如在40-70℃烘乾2-7小時。

在另一優選例中，所述步驟c)中，將所述坯粒在冷凍乾燥機凍幹得到介孔二氧化矽顆粒。如凍幹2-10小時。

本發明的方法，優化改進了常規介孔二氧化矽顆粒製備的工藝路線，生產成本降低，生產環境優化。首先去除常規方法需要的模板劑，使得原料成本大大降低；其次去除幹凝膠到粉碎至粉末再制粒的過程，直接用溼凝膠進行制粒，消除了制粒前期的汙染性粉塵；第三從溼凝膠到制粒的優化工藝，不需要經過幹凝膠階段，產品的製備周期明顯縮短，提高了設備的利用率同時降低了時間成本。

應理解，在本發明範圍內中，本發明的上述各技術特徵和在下文(如實施例)中具體描述的各技術特徵之間都可以互相組合，從而構成新的或優選的技術方案。限於篇幅，在此不再一一累述。

附圖說明

圖1為介孔二氧化矽顆粒的SEM圖片。

圖2為介孔二氧化矽顆粒的SEM圖片。

具體實施方式

本申請的發明人經過廣泛而深入地研究，首次研發出一種新型高效的介孔二氧化矽顆粒的製備方法，本發明的方法不需要藉助模板劑，大大降低了產品原料成本；且在矽源水解聚合後，將凝膠狀態的物料直接投入造粒機進行二氧化矽顆粒的製備，無需經過乾粉加入造粒機之後的幹混和溼混步驟，消除了粉塵對操作環境的汙染；此外，由於物料從凝膠狀態直接進入造粒機，不需要經過幹凝膠階段，產品的製備周期明顯縮短，提高了設備的利用率同時降低了時間成本。在此基礎上，完成了本發明。

製備方法

本發明公開了一種新型的具有止血功能的介孔二氧化矽顆粒的高效製備工藝路線。

具體製備工序包括溼凝膠的製備和顆粒成型以及乾燥步驟。

凝膠製備：將正矽酸乙酯溶解在1-10％鹽酸/氨水水溶液中，體系pH值為1-12，控制溫度在30-60℃，100-200轉/分鐘攪拌2-15小時，溶液經過溶膠化再凝膠化形成凝膠，將凝膠在50-80℃烘箱中烘2-10小時，控制凝膠的持水量在200-800％。

顆粒成型：根據溼凝膠的持水量，確定成型劑用量，將溼凝膠和成型劑加入到造粒機；控制攪拌速度500-3000轉/分，攪拌後的溼軟料經過條狀成型，切割及滾圓工序得到二氧化矽坯粒。

乾燥：將溼坯粒在馬弗爐中煅燒/烘箱烘乾/冷凍乾燥機凍幹，得到介孔二氧化矽顆粒。

在本發明一優選實施方式中，本發明的製備方法包括以下步驟：

將正矽酸乙酯溶解在1-10％鹽酸/氨水水溶液中，控制溫度在30-60℃，100-200轉/分鐘攪拌2-15小時，溶液經過溶膠化再凝膠化形成凝膠；

將凝膠狀產物直接加入到造粒機中，加入20-100％(助劑二氧化矽的比例)的造粒助劑攪拌；

溼軟料經過條狀成型，切割及滾圓工序得到二氧化矽坯粒；

將溼坯粒在馬弗爐中300-500℃下煅燒0-3小時，或在烘箱40-70℃烘3-7小時，或在冷凍乾燥機凍幹2-10小時，得到介孔二氧化矽顆粒。

本發明提到的上述特徵，或實施例提到的特徵可以任意組合。本案說明書所揭示的所有特徵可與任何組合物形式並用，說明書中所揭示的各個特徵，可以被任何提供相同、均等或相似目的的替代性特徵取代。因此除有特別說明，所揭示的特徵僅為均等或相似特徵的一般性例子。

本發明的有益之處在於：

(1)原料成本低，生產成本降低60％；

(2)消除現有方法中粉塵對操作環境的汙染，生產過程中無粉塵，淨化了生產環境；

(3)產品的製備周期明顯縮短，單批生產周期縮短48小時，縮短67％，提高了設備的利用率同時降低了時間成本。

下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。下列實施例中未註明具體條件的實驗方法，通常按照常規條件或按照製造廠商所建議的條件。除非另外說明，否則百分比和份數是重量百分比和重量份數。

除非另行定義，文中所使用的所有專業與科學用語與本領域熟練人員所熟悉的意義相同。此外，任何與所記載內容相似或均等的方法及材料皆可應用於本發明方法中。文中所述的較佳實施方法與材料僅作示範之用。

實施例1：

配置3％的鹽酸水溶液280mL，攪拌至澄清，pH值為2-4，逐滴加入18.37mL正矽酸乙酯TEOS，60℃，與200轉/分鐘攪拌2h，反應結束後加入30mL氨水繼續攪拌1min，過濾收集樣品，得到初態溼凝膠；將初態溼凝膠置於50℃烘箱中加熱1小時，使得溼凝膠的含水量為400％左右。

將溼凝膠和醋酸纖維素(按照重量比：凝膠(幹)/成型劑＝10：4)加入制粒機中，2000轉/分攪拌30min，調節控制制條漿800轉/分鐘和切粒刀的轉速3000轉/分，得到二氧化矽溼顆粒；將二氧化矽溼顆粒經600℃高溫焙燒3小時，得到二氧化矽顆粒。

二氧化矽顆粒的SEM圖如圖1所示，孔徑範圍6-9nm，為介孔二氧化矽顆粒。

實施例2：

配置5％的氨水水溶液250mL，pH值為10-12，逐滴加入16mL TEOS，30℃，與150轉/分鐘攪拌3h，反應結束後加入50mL鹽酸繼續攪拌2min，過濾收集樣品，得到初始溼凝膠；將初始溼凝膠置於微波實驗爐中加熱20min，得到含水量為600％左右的溼凝膠。

將溼凝膠和硅藻土(按照重量比：凝膠(幹)/硅藻土＝10：6)加入制粒機中，1000轉/分攪拌60min，調節控制制條漿500轉/分鐘和切粒刀1500轉/分，得到二氧化矽溼顆粒；將二氧化矽溼顆粒烘箱60℃烘3小時，得到二氧化矽顆粒。

經檢測，孔徑範圍8-11nm，為介孔二氧化矽顆粒。

實施例3：

配置300mL鹽酸水溶液中，攪拌至澄清，pH值為1-3，逐滴加入20mL TEOS，30℃，與100轉/分鐘攪拌15h，過濾收集樣品，得到溼凝膠；

將溼凝膠和纖維素(按照重量比：凝膠(幹)/纖維素＝10：2)加入制粒機中，2500轉/分攪拌20min，調節控制制條漿600轉/分鐘和切粒刀的轉速2000轉/分鐘，得到二氧化矽溼顆粒；將二氧化矽溼顆粒凍幹4小時，得到二氧化矽顆粒。

二氧化矽顆粒的SEM圖如圖2所示，孔徑範圍3-5nm，為介孔二氧化矽顆粒。

在本發明提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應理解，在閱讀了本發明的上述講授內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。