專利名稱：介孔生物活性玻璃和殼聚糖復合多孔止血材料及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種多孔止血材料及其制備方法，更確切地說涉及一種介孔生物活性 玻璃和殼聚糖復合多孔止血材料及制備方法，屬于止血材料領域。
背景技術：
當人體失血超過SOOmL時就會危及生命，而一旦意外傷害導致動脈出血，可能在 10分鐘內出血超過800mL，因此在急救醫(yī)學上對于動脈出血搶救有“白金10分鐘”的說法。 每年我國有上百萬的人死于失血過多，這些人群主要集中在車禍、摔砸傷、地震災害、洪水 災害、手術中或手術后以及其它突發(fā)事件等出血。在戰(zhàn)場上，50%的陣亡士兵是由于出血過 多所致。為了減少士兵在戰(zhàn)場上的由于失血過多的死亡，美軍在阿富汗戰(zhàn)爭以及伊拉克戰(zhàn) 爭中給士兵配置了含沸石分子篩快速止血海綿(商品名為Quickclot)。在臨床上常用的止血材料有止血紗布、止血纖維、止血繃帶，但他們在使用過程中 存在止血時間較長、易與傷口粘連而不易換藥、對傷口的感染和化膿無能為力等。而且在 手術中和手術后突發(fā)性大出血的止血問題也一直是臨床難題。目前止血材料主要分為生物 性和化學性兩類，生物性的止血材料主要包括纖維蛋白膠和膠原蛋白?；瘜W性止血材料主 要有殼聚糖、多微孔類無機材料如沸石(zeolite)等、可溶性止血紗布、組織膠等，但各有 缺點，如纖維蛋白膠和膠原蛋白主要是成本過高、止血速度慢而且存在疾病感染危險；多孔 沸石主要存在使用過程中放熱燒傷表面組織；可溶性止血紗布主要存在止血時間過長、對 出血迅猛者止血性能差等。介孔材料作為止血材料研究時間不長，最早開始于20世紀80年代，F(xiàn)rancis X-Hursey無意發(fā)現(xiàn)沸石分子篩具有良好的止血作用并申請專利，2002年專門生產以沸石 分子篩為主體的Z-Medica公司成立，生產的商品名為Quikclot，在實際應用中(特別是野 戰(zhàn)戰(zhàn)場)，該新型止血材料的止血效果及提高存活率等方面多優(yōu)于傳統(tǒng)止血材料，因而目前 已經(jīng)獲得美國FDA批準上市。該材料的止血機理是依賴分子篩材料超常的吸附能力，可在 數(shù)秒鐘內吸干傷口流出的血液中的水分，而不吸收紅細胞、血小板和其它凝血因子，因而使 凝血因子濃縮立即起到止血效果。到2005年復旦大學余承忠教授報道介孔生物活性玻璃 具有很好的止血效果并申請國家發(fā)明專利，隨后2006年華東理工大學劉昌勝教授報道介 孔硅基干凝膠具有很好的止血性能并申請國家發(fā)明專利。雖然介孔材料作為快速止血材料 的研究取得一定的成就，但介孔材料在止血使用過程中依然存在許多問題亟待改進，如介 孔硅基干凝膠粉和沸石分子篩生物活性低，在使用過程中難以被人體吸收，而且最為關鍵 的是介孔止血材料都是粉體止血材料，給使用中帶來極為不便。殼聚糖是研究者開發(fā)的一種新型止血材料，由于其對人體生物相容性好，可生物 降解、能促進組織再生等而逐漸用于臨床。早在1983年Malette WG等就發(fā)現(xiàn)殼聚糖具有 較好的止血功能，并申請專利。隨后很多科技工作者對殼聚糖的止血性能展開了很多研究， 如1991年Klokkevold I3R等在兔舌上進行殼聚糖止血性能研究，在實驗中給兔注射前列 環(huán)素抑制體內血小板功能，進一步證實殼聚糖醋酸鹽溶液的止血功效，同時也說明了止血作用不依賴于血小板；2000年Sugamori T等用殼聚糖的鹽酸溶液做止血研究，分別與醫(yī)用 棉、膠原相比，發(fā)現(xiàn)殼聚糖能夠刺激血小板大量釋放PF-4因子，說明殼聚糖可以對肝素化 血液促凝。隨后Malette WG, Fukasawa M等展開了殼聚糖止血機理研究，發(fā)現(xiàn)其止血機制 不是常規(guī)依賴于血小板和凝血因子，而是通過對紅細胞作用，使其發(fā)生黏附，從而達到止血 效果。但由于殼聚糖材料止血作用有限，對于廣泛的出血創(chuàng)面止血效果不甚理想，常需復合 其他止血藥如凝血因子等。而凝血因子等生物止血劑的保存條件比較苛刻，儲備不便，使得 價格較高，這又為殼聚糖快速止血材料的應用代來阻礙。美國專利US6060461描述了一種具有微孔結構顆粒材料用于快速止血，其止血性 能效果明顯高于非孔結構，本申請的發(fā)明人認為，有孔的材料止血性能明顯優(yōu)于非孔結構、 表面粗糙結構或其他處理材料，而且孔隙率越高其止血性能越好。鑒于上述認知，如何利用 介孔材料和殼聚糖制備出可生物降解，其一利用介孔生物玻璃的介孔結構及對創(chuàng)面的修復 功能，其二殼聚糖本身具有較好的止血性能天然高分子材料，避其現(xiàn)有止血材料的不足，又 能充分利用二者良好的止血性能。以上的設想構成了本發(fā)明的構思，也即引導出本發(fā)明的 目的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是在于提出一種介孔生物活性玻璃和殼聚糖復合多孔止血材料及 其制備方法。該復合多孔止血材料可以用于不同醫(yī)用止血場合，包括緩慢性出血和快速大 量出血等。該材料不僅止血效果好，止血速度快，而且可以調控細胞的行為和組織的形成， 加速創(chuàng)面組織愈合修復，以彌補現(xiàn)有技術中單一介孔生物活性玻璃或單一殼聚糖止血材料 使用過程中存在的不足。一種介孔生物活性玻璃和殼聚糖復合多孔止血材料，其特征在于它是由介孔生物 活性玻璃和殼聚糖復合而成，通過冷凍干燥方法，制備出具有納米或微米級的多孔止血材 料，所述的介孔生物活性玻璃與殼聚糖或殼聚糖的衍生物的質量百分比為1 90%，所述 的介孔生物活性玻璃的主要組成為SiO2，還可添加Ca0、P205、Mg0、A&0、Zn0等，其中二氧化 硅和其他氧化物的摩爾比為(50 99) (1 50)；表面可以通過氨基接枝改性提高，以 與殼聚糖的相容性。具體步驟如下(1)將表面活性劑溶于去離子水溶液中在25 45°C攪拌至澄清，用鹽酸調節(jié)pH 值小于2以下后，加入硅源及鈣源、磷源、鎂源、銀源、鋅源中的一種或幾種，其中生成的二 氧化硅和其他氧化物的摩爾比為(50 99) (1 50)，繼續(xù)攪拌至完全溶解后在90 120。C溫度下繼續(xù)攪拌一定時間，得到溶膠凝膠；(2)將所制得的溶膠-凝膠烘干，在550°C 700°C溫度下燒結6小時，得到介孔生 物活性玻璃材料，介孔生物活性玻璃的孔徑在3 20nm之間，粒徑為0. 5 10 μ m ；(3)將制備好的介孔生物活性玻璃進行表面氨基接枝將每克介孔生物活性 玻璃分散在IOOml無水甲苯以及Iml KH550，在80°C水浴回流裝置中回流5h，然后用孔 徑0.22微米微孔濾膜的抽濾瓶抽濾、清洗，清洗過的生物活性玻璃放于100 130°C真 空烘箱中干燥12h ；表面接枝實驗方法參照如下Jin Sun, Yongsheng Li, Liang Li, et al. Functionalization andbioactivity in vitro of mesoporous bioactive glasses,Journal ofNon-Crystalline Solids 354(2008)3799-3805.(4)依提供的復合多孔材料不同形態(tài)制備步驟分別為①復合多孔止血材料為多孔微球的制備是采用水/油乳化體系，首先將氨基接枝 改性后介孔生物活性玻璃和殼聚糖醋酸水溶液復合，攪拌均勻；形成乳液，然后將上述乳液 在油溶性有機溶劑中反相乳化，得到油/水/油體積，攪拌；在石蠟、十氫萘或甲苯的油溶性有機溶劑中加入油溶性乳化劑SpanSO或Span85， 其中油溶性乳化劑質量百分比為10 30% ；按油溶性有機溶劑的量為乳液的量的2 8倍，將乳液相緩慢的滴加到油相中，攪 拌、用甲醛、乙二醛、戊二醛、香草醛、三聚磷酸鈉和京尼平中的任意一種作為交聯(lián)劑進行交 聯(lián)，得到復合微球，過濾洗滌，然后冷凍干燥得到多孔復合微球；交聯(lián)劑的量占加入乳液的 體積百分比的3-8% ；②復合多孔止血材料為多孔海綿的制備方法為將氨基接枝改性介孔生物活性 玻璃和殼聚糖的醋酸溶液混合均勻，用甲醛、乙二醛、戊二醛、香草醛、三聚磷酸鈉或京尼平 中的一種作為交聯(lián)劑進行交聯(lián)，然后冷凍干燥，其中殼聚糖醋酸水溶液的體積濃度為2 8%，交聯(lián)劑的濃度為0. 5 3%，交聯(lián)劑的用量為整個混合溶液體積的> 0-4% ；③復合多孔止血材料為多孔粉體顆粒的制備方法為將制備好的多孔海綿不經(jīng)過 交聯(lián)，直接經(jīng)過干燥，然后粉碎成30-50 μ m大小的粉體。上述方法中的介孔生物活性玻璃材料的制備方法，其特征在于其結構為有序結 構，其比表面積為300-1200m2/g，孔容在0. 5 1. 8cm3/g之間，其孔徑為3 20nm ；上述方法中的介孔生物活性玻璃和殼聚糖復合材料的制備方法，其特征在于介孔 生物活性玻璃占整個復合材料的質量百分比1 90% ；上述方法中的介孔生物活性玻璃和殼聚糖復合材料的制備方法，其特征在于所述 的介孔生物活性玻璃與殼聚糖復合多孔材料，其微米級孔徑在1 50 μ m，納米級孔徑在 3 500nm，孔隙率占整個材料的30 80% ；本發(fā)明所述的生物活性玻璃和殼聚糖復合多孔止血材料，不僅止血速度快，而且 可以調控細胞的行為和組織的形成，加速創(chuàng)面組織愈合修復，而且制備方法簡單，成本低 廉，是一種具有開發(fā)前景的快速止血材料(詳見實施例)。


圖1是介孔生物活性玻璃的TEM圖；圖2是介孔/殼聚糖復合多孔止血材料的SEM圖；圖3是介孔/殼聚糖復合多孔止血微球的SEM圖。
具體實施例方式實施例1.介孔生物活性玻璃的制備(1)將P123(聚環(huán)氧乙烯環(huán)氧丙烯嵌段聚合物)表面活性劑溶于去離子水溶液中 在25 45°C攪拌至澄清，用鹽酸調節(jié)pH < 2后，加入正硅酸乙酯及磷酸三乙酯、四水合硝 酸鈣、硝酸鎂、硝酸銀、硝酸鋅中的一種或幾種，繼續(xù)攪拌至完全溶解后在90 120°C溫度 下繼續(xù)攪拌4天，得到溶膠凝膠；
(2)將所制得的溶膠-凝膠烘干，在550°C 700°C溫度下燒結，得到介孔生物活性 玻璃材料；(3)將制備好的介孔生物活性玻璃進行表面氨基接枝，然后清洗，清洗過的生物活 性玻璃放于真空烘箱中干燥；(4)依提供的復合多孔止血材料的不同形態(tài)，分為以下3種制備方法(a)多孔微球的制備將脫乙酰度為80 95%，粘度為50 800的殼聚糖加入2 %的醋酸溶液中，攪 拌至完全溶解，加入改性后的介孔生物活性玻璃，攪拌均勻制成乳液相；取液體石蠟，加入 Span 80，攪拌制成油相；將制備好乳液相逐滴加入到制備好的油相中，不停的攪拌，加溫到 50 80°C，攪拌，加入交聯(lián)劑交聯(lián)，繼續(xù)攪拌，乘熱過濾，用蒸餾水反復洗滌，用乙醇洗滌油 相和乳化劑，冷凍干燥后得到介孔生物活性玻璃/殼聚糖多孔微球。(b)介孔生物活性玻璃/殼聚糖復合多孔海綿的制備將脫乙酰度為80 95%，粘度為50 800的殼聚糖加入到2%的醋酸溶液中，攪 拌至完全溶解，加入改性后的介孔生物活性玻璃，攪拌均勻，加入交聯(lián)劑進行交聯(lián)，繼續(xù)攪 拌，然后放入模具中冷凍干燥制得多孔復合止血海綿。(c)介孔生物活性玻璃/殼聚糖復合多孔粉體的制備將上述(b)制備好的多孔海綿經(jīng)過干燥后，粉碎成大小為30-50 μ m的粉體。實施例2.止血實施例a.肝切口的止血實驗取健康成年SD大鼠20只，體重為180士 10g，由上海長征醫(yī)院實驗動物中心提供， 隨機分成4組，每組5只，Al組為純介孔生物活性玻璃粉，Bl組為介孔生物活性玻璃/殼聚 糖復合多孔微球，Cl組為介孔生物活性玻璃/殼聚糖復合多孔海綿，Dl組為止血粉。麻醉 成功后，將SD大鼠固定于解剖臺上，并用碘爾康溶液消毒，在肋弓下沿著腹中線切一縱行 切口，長度約2cm，深度先至皮膚全層，然后提起腹肌沿著腹中線剪開腹肌，注意避開腹內重 要臟器，輕輕擠壓腹部，肝中葉從切口處被擠出，注意避免損傷肝中葉，用無菌紗布吸干肝 臟周圍腹腔液，用天平稱過重量的無菌紗布墊于肝中葉下，快速切除肝中葉，切線約是肝中 葉下緣以上2cm。同時立刻上止血材料，并計時，直至出血停止，記下出血時間，稱出吸血的 無菌紗布重量，與之前稱出的重量相減得出出血量。實驗方法詳見參考文獻:Matsuoka T， Hildreth J，Wisner DH. Liver injury as a model of uncontrolled hemorrhagic shock resuscitation with different hypertonic regimens. J Trauma，1995，39 (4) :674_680. (肝中葉切除出血模型)表1不同止血材料的出血時間及出血量
權利要求
1.一種介孔生物活性玻璃和殼聚糖復合多孔止血材料，其特征在于所述的復合止血材 料是由介孔生物活性玻璃與殼聚糖復合而成；所述的介孔生物活性玻璃占整個復合材料的 質量百分比1 90%。
2.按權利要求1所述的復合多孔止血材料，其特征在于①所述的介孔生物活性玻璃組成為SiO2和Ca0、P205、Mg0、Ag20或ZnO中的一種或幾種， 其中SiO2和其他氧化物的摩爾比為(50-99) (1-50)；②所述的殼聚糖的脫乙酰度為80-95%，粘度為50-800。
3.按權利要求1所述的復合多孔止血材料，其特征在于所述的復合多孔止血材料為多 孔微球、多孔海綿或多孔粉體。
4.按權利要求1或2所述的復合多孔止血材料，其特征在于所述的介孔生物活性玻璃 表面通過氨基接枝改性。
5.按權利要求1或2所述的復合多孔止血材料，其特征在于所述的介孔生物活性玻璃 的粒徑為0. 5-10 μ m，所述的介孔生物活性玻璃孔徑在3-20nm之間。
6.制備如權利要求1-4中任一項所述的復合多孔止血材料的方法，其特征在于制備步 驟為(1)將表面活性劑溶于去離子水溶液中在25 45°C攪拌至澄清，用鹽酸調節(jié)pH值小 于2后，加入硅源及鈣源、磷源、鎂源、銀源和鋅源中任意一種或幾種，其中生成的二氧化硅 和其他氧化物的摩爾比為(50 99) (1 50)，繼續(xù)攪拌至完全溶解后在90 120°C溫 度下繼續(xù)攪拌一定時間，得到溶膠-凝膠；(2)將所制得的溶膠_凝膠烘干后在550°C 700°C溫度下燒結6小時，得到介孔生物 活性玻璃材料；(3)將制備好的介孔生物活性玻璃進行表面氨基接枝改性將每克介孔生物活性玻璃 分散在IOOml無水甲苯以及Iml KH550，在80°C水浴回流裝置中回流5h，然后用孔徑0. 22 微米微孔濾膜的抽濾瓶抽濾、清洗，清洗過的生物活性玻璃放于100 130°C真空烘箱中干 燥 12h ；(4)按制備的復合多孔止血材料的不同形態(tài)，分為以下三種(a)復合多孔止血材料為多孔微球的制備方法是采用水/油乳化體系，首先將加有氨 基接枝改性介孔生物活性玻璃的殼聚糖的醋酸水溶液攪拌均勻，形成乳液，然后將上述乳 液在油溶性有機溶劑中反相乳化，得到油/水/油體系，攪拌、用甲醛、乙二醛、戊二醛、香草 醛、三聚磷酸鈉或京尼平中的一種作為交聯(lián)劑進行交聯(lián)，得到復合微球，過濾洗滌，然后冷 凍干燥得到多孔復合微球；交聯(lián)劑的加入量占加入乳液的3-8vol% ；(b)復合多孔止血材料為多孔海綿的制備方法是將步驟3的氨基接枝改性介孔生物 活性玻璃和殼聚糖的醋酸溶液混合均勻，用甲醛、乙二醛、戊二醛、香草醛、三聚磷酸鈉或京 尼平中的一種作為交聯(lián)劑進行交聯(lián)，然后冷凍干燥，其中殼聚糖醋酸水溶液的體積濃度為 2 8%，交聯(lián)劑的濃度為0. 5 3%，交聯(lián)劑的用量為整個混合溶液體積的> 0-4% ；(c)復合多孔止血材料為對空粉體顆粒的制備方法是將上述步驟(b)制備的多孔海綿 不經(jīng)過交聯(lián)直接干燥，然后粉碎成30-50 μ m的粉體。
7.按權利要求6所述的復合多孔止血材料的制備方法，其特征在于步驟4(a)中所述的 油溶性的有機溶劑為石蠟、十氫萘或甲苯，油溶性有機溶劑的量為乳液的量的2 8倍，其中油溶性乳化劑重量百分比為10 30%，油溶性乳化劑為Span80，Span85。
8.按權利要求6所述的復合多孔止血材料的制備方法，其特征在于所述的復合多孔材 料的孔隙率占整個材料的30 80%。
9.按權利要求1、2或3所述的復合止血材料的應用，其特征在于應用于肝切口的止血 或股動脈止血。
10.按權利要求9所述的應用，其特征在于SOwt%介孔生物活性玻璃和20wt%殼聚 糖復合多孔海綿狀止血材料顯示出最短的止血時間或最小的出血量，優(yōu)于同條件下美國 Starch Medical Inc公司生產的Perelot TM止血粉；所述的介孔生物活性玻璃為M58S。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種介孔生物活性玻璃和殼聚糖復合多孔止血材料及制備方法，其特征在于所述的復合止血材料是由介孔生物活性玻璃與殼聚糖復合而成；所述的介孔生物活性玻璃占整個復合材料的質量百分比1～90％。所述的復合多孔止血材料為多孔微球、多孔海綿或多孔粉體。所述的80wt％介孔生物活性玻璃和20wt％殼聚糖復合多孔海綿狀止血材料顯示出最短的止血時間或最小的出血量，優(yōu)于同條件下美國Starch Medical Inc公司生產的PerelotTM止血粉；所述的介孔生物活性玻璃為M58S。
文檔編號A61L15/18GK101991875SQ20101052586
公開日2011年3月30日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權日2010年10月29日
發(fā)明者侯春林, 馮新星, 常江 申請人:上海硅健生物材料有限公司