CN104258454B - 一种医用多功能止血材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种由止血层、阻隔层和防粘连层通过浇注方法结合成三层结构的医用多功能止血材料，其中首层止血层由氯化钙、甘油、胶原蛋白、乙酸溶液、聚合物或/和氯化钠混合制备而成；中间层为阻隔层，由胶原蛋白、乙酸溶液混合制备而成；第三层为防粘连层，由透明质酸钠、3％乙酸溶液、聚合物或/和氯化钠混合制备而成，按顺序将止血层、阻隔层和防粘连层通过浇注结合成三层结构，经包装灭菌后形成医用多功能止血材料。本发明提高材料的吸水性和韧性，延缓材料在体内的降解，增强止血效果，防止粘连，具有促进组织修复功能，并且生产工艺简单，产品造价较低，具有广泛的临床推广应用价值。
Description
所属技术领域
本发明涉及医用生物材料领域，特别是涉及医用多功能止血材料及其制备方法。
背景技术
众所周知，出血是外科手术、创面损伤及各种意外事故中的常见现象，会给人们的健康及生活带来诸多风险和危害。同时，出血时血液中渗出的纤维蛋白，造成纤维组织和蛋白的沉积，易发生出血部位的粘连，不利于创面愈合。而大的出血则直接威胁人类或动物的生命。调查表明，创伤类患者有大部分一半以上死于大出血。因此快速、理想、有效的止血防粘连材料和方法一直是国内外研究的热点，各国的材料学家和医学家们都在力图研制开发出新型防粘连止血材料，如若材料在防粘连和止血的同时，能够促进组织损伤的修复，则更有利于其的临床应用。虽然各种防粘连止血材料和方法层出不穷，但现今常用的材料和方法都有一定的局限性。以肝脏手术止血为例，应用了防粘连止血材料和/或方法，死亡率仍达2％-8％，证实对于较快的出血，现今临床应用的材料和方法仍未达到最佳效果。单一成分的防粘连止血材料，如明胶海绵，其止血速度不是很快，附粘力差、易脱落。纤维蛋白胶、凝血酶等材料由于来源的缘故，有传播血源性传染病如肝炎、艾滋病的风险，同时在创伤部位的贴附性也不十分理想。所以迫切需要一种止血效果和组织贴附性好、降解速度和力学强度适宜、副作用小的新型材料，如若材料能够同时促进组织修复，则更能够满足临床多种出血情况的需求。
胶原蛋白止血材料具有抗原性低，与血小板产生血凝作用等特点，因而在医药领域应用十分广泛。胶原的止血机理主要是其对血小板的作用，缩短血栓形成的时间。血管受损时，胶原能引起血小板聚集，并能刺激血小板释放一些亚细胞颗粒和分泌物，包括各种凝血因子，凝血因子粘附在受损血管上，以填塞受伤血管，达到止血目的。另外，胶原还能直接激活内源性凝血，最终产生凝血酶，凝血酶再催化纤维蛋白原转化为纤维蛋白，使血液凝固。但是单一胶原止血材料的吸水能力有限，血液浓缩效果不佳，所以止血效率并不理想。而且，单一结构的胶原吸血后在体内易发生粘连。目前，市场上应用的止血材料已从单一的胶原止血材料发展到胶原与其他组分(如壳聚糖、高分子聚合物等)混合的材料，但混合材料的韧性仍旧不理想，实际应用中存在着胶原吸收了血液后会与其他材料相互影响，从而消弱了各自止血效果的缺陷。因此，亟需研制一种在原有单一或复合胶原止血材料的基础上，采用物理或化学的方法复合多种成分组成的新型多功能止血材料，在增强止血效果的同时，提高材料的吸水性和韧性，延缓材料在体内的降解，最大限度地防止粘连并具备一定程度地促进组织修复的功能。这是本领域当前的一项重要研究课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有止血、促修复、防粘连三重功能的医用复合材料，同时也提供其制备工艺。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案，一种医用多功能止血材料，包括止血层、阻隔层和防粘连层，其特点是：首层为止血层，由重量比为0.2-2份的胶原蛋白、0.1-0.6份的氯化钙和0.5-1份的甘油，加入50-100份的3％浓度乙酸溶液，0.1-20份的聚合物或/和0.1-5份的氯化钠制备而成；中间层为阻隔层，由重量比为0.2-2份的胶原蛋白，加入50-100份的3％乙酸溶液中冻干制备而成；第三层为防粘连层，由重量比为0.2-2份透明质酸钠，加入50-100份的3％乙酸溶液，0.1-10份的聚合物或/和0.1-5份的氯化钠冻干制备成防粘连层。按顺序将阻隔层和止血层通过逐层浇注的方法，浇注在防粘连层上，制备三层复合结构，经包装灭菌后形成医用多功能止血材料。
上述所述的聚合物包括聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸(PGA)和聚乙二醇(PEG)中的一种或其中两者的共聚物或共混物，聚合物分子量为1000-200000。
上述所述的氯化钙为医用级氯化钙。
上述所述的胶原蛋白可以从动物的原始组织提取或市售胶原蛋白的初级产品。制备医用多功能止血材料的工艺步骤如下：
A.止血层的制备：
将0.2-2份的胶原蛋白、0.1-0.6份的氯化钙和0.5-1份的甘油，加入50-100份的3％浓度乙酸溶液中，搅拌均匀，倒入负压罐，排出气泡后，得到止血胶原海绵溶液；将0.1-20份的聚合物加入到100份的有机溶剂，得到聚合物有机溶液，然后与止血胶原海绵溶液经匀浆机乳化后浇膜，待有机溶剂挥发后得到止血层溶液备用；或在聚合物有机溶液加入0.1-5份的氯化钠，浇膜，待有机溶剂挥发后，通过浸泡去除聚合物膜中的氯化钠颗粒，之后与止血胶原海绵溶液复合得到止血层溶液备用。
B.阻隔层的制备：
将0.2-2份的胶原蛋白，加入50-100份的3％浓度乙酸溶液中，搅拌均匀，倒入负压罐，排出气泡后得到阻隔胶原海绵溶液备用。
C.防粘连层的制备：
将0.2-2份的透明质酸钠，加入50-100份的3％浓度乙酸溶液中，混合搅拌均匀得到混合溶液，将混合溶液倒入负压罐，排出气泡后，将混合溶液倒入模具，溶液厚度为1-5毫米，冻干机中冻干，得到防粘连层；或者将0.1-10份的聚合物加入100份的有机溶剂得到聚合物有机溶液，之后与混合溶液经匀浆机乳化后浇膜，有机溶剂挥发后得到防粘连层；也可在聚合物有机溶液中加入0.1-5份的氯化钠，浇膜，待有机溶剂挥发后，通过浸泡去除聚合物膜中的氯化钠颗粒后再与混合溶液复合得到防粘连层。
D.复合功能止血材料的制备：
将步骤B得到的阻隔胶原海绵溶液浇筑在步骤C得到的防粘连层表面，阻隔胶原海绵溶液形成的阻隔层厚度为1-5毫米，冻干之后形成厚度为2-10毫米的双层复合结构；然后将步骤A得到止血层溶液浇注在双层复合结构的表面，止血层厚度为1-5毫米，冻干后包装灭菌，得到厚度为3-15毫米的医用多功能止血材料。
本发明的机理是，由于胶原具有促进血小板聚集和释放凝血因子的作用，是一种非常理想的止血材料，与其它常用止血剂相比，止血效率较高，副作用小，但是止血时间相对较长，而降解时间短，并且力学强度和亲水性均不佳，甘油可以增加材料的亲水性和柔韧度。钙离子是第IV凝血因子，参与凝血过程，通过钙离子释放到伤口诱导血小板活化，可以起到缩短止血时间的作用。聚合物的加入有利于延长材料的降解时间，并增强其力学强度，同时也有防粘连的作用。而透明质酸钠的防粘连效果较好，能够降低材料在降解过程中对组织的粘连，有利于组织修复。本发明通过混合的方法将胶原、聚合物、氯化钙、甘油和透明质酸钠结合到一起并且分层，每一层都具有不同的功能，含有聚合物、氯化钙和甘油的胶原海绵层亲水性好、能止血、力学强度增强、体内降解时间延长，因此止血效果大大提高；而中间层采用纯的胶原海绵则是考虑了胶原的疏水性，其可以有效阻隔血液渗透到亲水性好的防粘连层，并可为材料提供一定的支撑强度；聚合物和透明质酸钠层起到了增强材料力学强度和防粘连的作用，有利于组织修复。
本发明在原有胶原止血材料的基础上，采用物理及化学的方法添加复合了透明质酸钠、氯化钙以及聚合物多种成分构成的新型多功能止血材料，在增强止血效果的同时，提高材料的吸水性和韧性，延缓材料在体内的降解，能最大限度地防止粘连，同时具备一定促进组织修复的功能，达到了发明目的。本发明生产工艺简单，产品造价较低，具有广泛的临床推广应用价值。
附图说明
图1为复合止血材料三层结构示意图
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，图1显示出本发明的结构：一种医用多功能止血材料，包括止血层1、阻隔层2和防粘连层3，首层1为止血层，由重量比为0.2-2份的胶原蛋白、0.1-0.6份的氯化钙和0.5-1份的甘油，加入50-100份的3％浓度乙酸溶液，0.1-20份的聚合物或/和0.1-5份的氯化钠制备而成；中间层为阻隔层2，由重量比为0.2-2份的胶原蛋白，加入50-100份的3％乙酸溶液中冻干制备而成；第三层为防粘连层3，由重量比为0.2-2份透明质酸钠，加入50-100份的3％乙酸溶液，0.1-10份的聚合物或/和0.1-5份的氯化钠冻干制备成防粘连层。按顺序将阻隔层2和止血层1通过逐层浇注的方法，浇注在防粘连层3上，制备成三层复合结构，经包装灭菌后形成医用多功能止血材料。其工艺步骤如下：
A.止血层的制备：
将0.2-2份的胶原蛋白、0.1-0.6份的氯化钙和0.5-1份的甘油，加入50-100份的3％浓度乙酸溶液中，搅拌均匀，倒入负压罐，排出气泡后，得到止血胶原海绵溶液；将0.1-20份的聚合物加入到100份的有机溶剂，得到聚合物有机溶液，然后与止血胶原海绵溶液经匀浆机乳化后浇膜，待有机溶剂挥发后得到止血层溶液备用；或在聚合物有机溶液加入0.1-5份的氯化钠，浇膜，待有机溶剂挥发后，通过浸泡去除聚合物膜中的氯化钠颗粒，之后与止血胶原海绵溶液复合得到止血层溶液备用。
B.阻隔层的制备：
将0.2-2份的胶原蛋白，加入50-100份的3％浓度乙酸溶液中，搅拌均匀，倒入负压罐，排出气泡后得到阻隔胶原海绵溶液备用。
C.防粘连层的制备：
将0.2-2份的透明质酸钠，加入50-100份的3％浓度乙酸溶液中，混合搅拌均匀得到混合溶液，将混合溶液倒入负压罐，排出气泡后，将混合溶液倒入模具，溶液厚度为1-5毫米，冻干机中冻干，得到防粘连层；或者将0.1-10份的聚合物加入100份的有机溶剂得到聚合物有机溶液，之后与混合溶液经匀浆机乳化后浇膜，有机溶剂挥发后得到防粘连层；也可在聚合物有机溶液中加入0.1-5份的氯化钠，浇膜，待有机溶剂挥发后，通过浸泡去除聚合物膜中的氯化钠颗粒后再与混合溶液复合得到防粘连层。
D.复合功能止血材料的制备：
将步骤B得到的阻隔胶原海绵溶液浇筑在步骤C得到的防粘连层表面，阻隔胶原海绵溶液形成的阻隔层厚度为1-5毫米，冻干之后形成厚度为2-10毫米的双层复合结构；然后将步骤A得到止血层溶液浇注在双层复合结构的表面，止血层厚度为1-5毫米，冻干后包装灭菌，得到厚度为3-15毫米的医用多功能止血材料。
具体实施例：
实施例1，采用动物的原始组织制备本发明所用胶原蛋白的工艺如下：
(1)将洗净的牛跟腱剔除表面筋膜，剪碎，风干。5克风干后的牛跟腱碎片置于烧杯中，加入3％乙酸溶液500mL。
(2)4℃条件下，将步骤(1)制备的溶液溶胀24小时。在溶液中加入2.5克胃蛋白酶，匀浆机搅拌20分钟。密封烧杯，在4℃条件下，酶解72小时。
(3)4℃条件下，将步骤(2)制备的溶液以2500g离心20分钟。常温下，收集离心后的上清液。
(4)常温下，在步骤(3)收集的上清液中加入等体积饱和氯化钠溶液，盐析出沉淀物，2500g离心20分钟，收集沉淀物。
(5)常温下，将步骤(4)收集的沉淀物溶解在1％的乙酸溶液中。装入透析袋，并放入蒸馏水透析。每次透析，外液的体积是内液体积的10倍，一天更换三次蒸馏水，透析三天。
(6)常温下，将步骤(5)透析好的胶原溶液倒入不锈钢盘，冻干机中冷冻干燥24小时，制得胶原蛋白。按上述制备医用多功能止血材料的工艺步骤进行后续制备。
实施例2，采用市售胶原蛋白初级产品制备本发明所用胶原蛋白的工艺如下：
取市售胶原蛋白初级产品5克，置于烧杯中，加入3％乙酸溶液500mL，再加入2.5克胃蛋白酶，匀浆机中搅拌20分钟后，密封烧杯，在4℃条件下，酶解72小时，制得胶原蛋白。按上述制备医用多功能止血材料的工艺步骤进行后续制备。
实施例3，不含聚合物的止血层的制备工艺如下：
(1)取1克实施例1或2制备的胶原蛋白、0.3克医用级氯化钙和0.5克甘油置于烧杯中，加入100毫升的3％浓度乙酸溶液，匀浆机中搅拌均匀。
(2)将步骤(1)制备的溶液倒入负压罐。负压排出溶液中的气泡后，形成胶原海绵止血溶液。
(3)将步骤(2)制备的胶原海绵止血溶液置于模具中，溶液厚度在1-5mm，冻干后得到胶原海绵止血层。按上述制备医用多功能止血材料的工艺步骤进行后续制备。
实施例4，含PLA的止血层的制备工艺如下：
(1)将1克PLA加入10mL乙酸乙酯中，得到PLA的有机溶液。
(2)与实施例3(2)制备的胶原海绵止血溶液经匀浆机乳化后浇膜，厚度在1-5mm，当有机溶剂挥发后得到含聚合物的止血层。按上述制备医用多功能止血材料的工艺步骤进行后续制备。
实施例5，含PCL的止血层的制备工艺如下：
(1)将1克PCL和0.1克的氯化钠一同加入100mL的丙酮后浇膜。
(2)当丙酮完全挥发后，通过盐析法去除PCL膜中的氯化钠颗粒。
(3)将得到的PCL多孔膜浸泡在实施例3(2)制备的胶原海绵止血溶液中进行复合，厚度在1-5mm，冻干后得到含聚合物的止血层。按上述制备医用多功能止血材料的工艺步骤进行后续制备。
实施例6，阻隔层的制备工艺如下：
(1)取1克实施例1或2制备的胶原蛋白置于烧杯中，加入100mL的3％浓度乙酸溶液，匀浆机中搅拌均匀。
(2)将步骤(1)制备的溶液倒入负压罐，负压排出溶液中的气泡后，形成阻隔溶液。
(3)将步骤(2)制备的阻隔溶液置于模具中，溶液厚度在1-5mm，冻干后得到阻隔层。按上述制备医用多功能止血材料的工艺步骤进行后续制备。
实施例7，不含聚合物的防粘连层的制备工艺如下：
(1)取0.5克透明质酸钠置于烧杯中，加入100mL的3％浓度乙酸溶液，匀浆机中搅拌均匀。
(2)将步骤(1)制备的溶液倒入负压罐，负压排出溶液中的气泡后，形成防粘连溶液。
(3)将步骤(2)制备的防粘连溶液置于模具中，溶液厚度为1-5毫米，冻干后
得到防粘连层。按上述制备医用多功能止血材料的工艺步骤进行后续制备。
实施例8，含聚合物的防粘连层的制备工艺如下：
(1)按照实施例7步骤(1)和(2)的方法制备防粘连溶液。
(2)将1克PCL和0.1克氯化钠一同加入100毫升的丙酮后浇膜。
(3)当丙酮完全挥发后，通过盐析法去除PCL膜中的氯化钠颗粒。
(4)将得到的PCL多孔膜浸泡在实施例7步骤(2)制备防粘连溶液中进行复合，厚度在1-5mm，冻干后得到含聚合物的防粘连层。按上述制备医用多功能止血材料的工艺步骤进行后续制备。
上述多功能止血材料的制备过程中：需将阻隔胶原海绵溶液浇注在防粘连层表面，冻干后形成的双层结构，再于此双层结构表面浇注止血胶原海绵溶液，再次冻干后，得到厚度为3-15毫米的多功能止血材料。材料进行3层包装后，钴60辐照灭菌。
上述复合止血材料的制备方法，不局限所述给出的实施例限制，凡是以本方法制备医用多功能止血材料均在本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种医用多功能止血材料，包括止血层、阻隔层和防粘连层，其特征在于：首层为止血层，由重量比为0.2-2份的胶原蛋白、0.1-0.6份的氯化钙和0.5-1份的甘油，加入50-100份的3％浓度乙酸溶液，0.1-20份的聚合物或/和0.1-5份的氯化钠制备而成，其中聚合物包括聚己内酯、聚乳酸、聚羟基乙酸和聚乙二醇中的一种或其中两者的共聚物或共混物；中间层为阻隔层，由重量比为0.2-2份的胶原蛋白，加入50-100份的3％乙酸溶液中冻干制备而成；第三层为防粘连层，由重量比为0.2-2份透明质酸钠，加入50-100份的3％乙酸溶液，0.1-10份的聚合物或/和0.1-5份的氯化钠制备而成，按顺序将阻隔层和止血层通过逐层浇注的方法，浇注在防粘连层上，制备三层复合结构，经包装灭菌后形成医用多功能止血材料。
2.根据权利要求1所述多功能止血材料，其特征在于：所述聚合物分子量为1000-200000。
3.根据权利要求1所述多功能止血材料，其特征在于：所述的氯化钙为医用级氯化钙。
4.根据权利要求1所述多功能止血材料，其特征在于：所述的胶原蛋白可以从动物的原始组织提取或由市售胶原蛋白的初级产品制备。
5.制备如权利要求1所述医用多功能止血材料的方法，其工艺步骤如下：A.止血层的制备：
将0.2-2份的胶原蛋白、0.1-0.6份的氯化钙和0.5-1份的甘油，加入50-100份的3％浓度乙酸溶液中，搅拌均匀，倒入负压罐，排出气泡后，得到止血胶原海绵溶液；将0.1-20份的聚合物加入到100份的有机溶剂，得到聚合物有机溶液，然后与止血胶原海绵溶液经匀浆机乳化后浇膜，待有机溶剂挥发后得到止血层溶液备用；或在聚合物有机溶液加入0.1-5份的氯化钠，浇膜，待有机溶剂挥发后，通过浸泡去除聚合物膜中的氯化钠颗粒，之后与止血胶原海绵溶液复合得到止血层溶液备用；
B.阻隔层的制备：
将0.2-2份的胶原蛋白，加入50-100份的3％浓度乙酸溶液中，搅拌均匀，倒入负压罐，排出气泡后得到阻隔胶原海绵溶液备用；
C.防粘连层的制备：
将0.2-2份的透明质酸钠，加入50-100份的3％浓度乙酸溶液中，混合搅拌均匀得到混合溶液，将混合溶液倒入负压罐，排出气泡后，将混合溶液倒入模具，溶液厚度为1-5毫米，冻干机中冻干，得到防粘连层；或者将0.1-10份的聚合物加入100份的有机溶剂得到聚合物有机溶液，之后与混合溶液经匀浆机乳化后浇膜，有机溶剂挥发后得到防粘连层；也可在聚合物有机溶液中加入0.1-5份的氯化钠，浇膜，待有机溶剂挥发后，通过浸泡去除聚合物膜中的氯化钠颗粒后再与混合溶液复合得到防粘连层；
D.复合功能止血材料
将步骤B得到的阻隔胶原海绵溶液浇筑在步骤C得到的防粘连层表面，阻隔胶原海绵溶液形成的阻隔层厚度为1-5毫米，冻干之后形成阻隔层和防粘连层为2-10毫米的双层复合结构；然后将步骤A得到止血层溶液浇注在双层复合结构的表面，止血层厚度为1-5毫米，冻干后包装灭菌，得到厚度为3-15毫米的医用多功能止血材料。
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