CN113144277B - 一种可注射流体明胶及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可注射流体明胶及其制备方法和应用。以明胶为主要原料，利用交联粉碎方法得到干燥的明胶粉末，后通过加热甘油方法得到糊剂明胶，并负载增稠剂、再水化助剂、表面活性剂、抗菌剂、保湿剂或促凝剂等药物，属于止血材料技术领域。所得流体明胶可快速富集血细胞和血小板达到止血作用，同时流体明胶具有良好的抗菌能力、良好的生物相容性、良好的可降解吸收性，且该流体明胶使用方便，可快速混合均匀用于出血部位实现止血。
Description
技术领域
本发明属于止血材料技术领域，特别涉及一种可注射流体明胶制备方法及其应用。
背景技术
外科手术过程中常常会出现血管损伤出血和渗血状况，影响手术操作，这时就需要对出血部位进行止血和封闭，因此快速止血材料是非常重要的一类生物医用材料，具有重要的研发和应用价值。
目前临床上常用的止血材料包括止血纱布、止血海绵、止血微球等，止血海绵、止血纱布主要是通过对出血部位进行适当的物理压迫来达到止血目的，而在手术操作过程中往往要面对深度且不规则的创面，这时的止血纱布、止血海绵就不适用，不能够很好的达到出血部位实现止血。特别是在面对脊髓处损伤出血情况时，出血位置不明确并呈现弥散性出血，这一类固体形态的止血材料不能得到很好地应用。
相比之下，可注射流体止血材料可通过注射器直接应用到出血部位，并结合近年来快速发展的微创手术操作，具有易操作、伤害小、止血快等诸多优点。近年来流体类止血材料快速发展，其中最具有代表性流体止血材料如百特的“Floseal”、强生的“Surgiflo”等流体明胶，可直接注射到出血部位，覆盖出血区域，不仅具有传统明胶海绵良好的吸液性能和快速止血性能，而且能够很好地顺应出血创面，膨胀率只有自身体积的10％，广泛的应用于神经外科、脊柱外科等手术过程止血，取得了非常满意的临床止血效果，但是这种进口的流体明胶价格昂贵，因此研发一种与进口流体明胶止血效果相当，但成本相对较低的国产流体明胶止血材料具有重要意义。
明胶作为主要的基体材料，一种从猪皮提取的生物材料，具有良好的生物相容性、低免疫排斥反应、良好的生物降解吸收性，是一种理想的基体材料。
发明内容
本发明针对现有技术不足，提出了一种可注射流体明胶制备方法及其应用，所制得的明胶粉末不溶于水，呈不规则形貌，粒径可调，所制得的可注射流体明胶可通过注射器快速注射到出血部位，实现止血性能，并且具有良好的生物可降解吸收性能等优点。
本发明解决上述技术问题所采用的方案是：
一种可注射流体明胶的制备方法，包括以下步骤：
1)称取一定量的明胶，加适量水，配置明胶水溶液；
2)在所得的明胶水溶液中加入表面活性剂，混合均匀得到明胶溶液；
3)将所得明胶溶液冷冻干燥得到明胶海绵；
4)将所得明胶海绵采用物理或化学方法进行交联；
5)将所得交联明胶海绵进行干燥、粉碎得到干燥明胶粉末；
6)将所得的干燥明胶粉末进行预溶胀，然后加入到热的甘油中充分搅拌得到明胶糊剂，甘油的温度为30～150℃，甘油与明胶粉末的质量比为(0.2-10)：1；
7)将所得的糊剂进行低温处理，低温处理的温度为-20～-80℃，处理时间为6-72h；
8)将所得的低温糊剂恢复至室温，经挤出、灭菌、分装、再灭菌，即可得到可注射流体明胶。
优选地，所述步骤(1)中，明胶水溶液的质量分数为10-30wt％。
优选地，步骤2)所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、吐温80、聚乙烯吡咯烷酮K30、木质素磺酸钠中的一种或几种，在所得明胶溶液中的质量分数为0.1-10wt％。
优选地，步骤2)中还加入有增稠剂，再水化助剂中的任一种或两种；所述增稠剂为淀粉、果胶、角叉胶、海藻胶、黄原胶、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的一种或几种，在所得明胶溶液中的质量分数为0.1-10wt％；所述再水化助剂为聚乙二醇400、聚乙二醇800、聚乙二醇2000、甘油、甘露糖醇、木糖醇、山梨糖醇中的任一种或几种，在所得明胶溶液中的质量分数为0.1-10wt％。
步骤4)所述物理交联为γ射线辐照交联或高温交联，所述的化学交联为在交联剂溶液中进行交联；所述γ射线辐照交联时间为5-30min；所述高温交联温度在100-200℃，时间在2-18h；所述化学交联采用的交联剂为戊二醛、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺/N-N-羟基琥珀酰亚胺(EDC/NHS)、京尼平、EDC/1-羟基苯并三唑(HOBT)、O-苯并三氮唑-四甲基脲六氟磷酸盐(HBTU)、2-(7-氮杂苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯(HATU)、1H-苯并三唑-1-基氧代三(二甲氨基)六氟磷酸磷(BOP)中的任一种；所述化学交联的交联时间为0.05-24h，使用的交联剂溶液中交联剂质量分数为0.1-5wt％。
优选地，步骤(5)所得明胶粉末的粒径为10-1000μm。
优选地，步骤(6)中，用于预溶胀的溶液为去离子水、磷酸盐缓冲液、Tris-Hcl缓冲液、氯化钠溶液中的一种或几种按任意配比的混合物，预溶胀时间为2-24h。
优选地，步骤(6)得到明胶糊剂后，冷却，向所得明胶糊剂中加入药物分子。
优选地，上述药物分子包括抗菌剂、保湿剂、促凝剂；所述抗菌剂为甲壳素、纳米银、苯扎氯铵、苯酚、苯甲酚、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯中一种或几种按任意配比的混合物，质量分数为明胶糊剂的0.1-10wt％，保湿剂为聚乙烯醇400、甘油、葡聚糖、甘露糖醇、木糖醇、赤藓糖醇、苏糖醇、阿拉伯糖醇、山梨糖醇、山梨糖醇、果糖醇、异麦芽酮糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇和聚糖醇中的一种或几种按任意配比的混合物，质量分数为明胶糊剂的0.1-10wt％，促凝剂为凝血酶原、凝血酶、凝血因子V、因子XIII/XIIIa、氯化钙溶液中的一种或几种按任意配比的混合物，质量分数为明胶糊剂的0.1-10wt％。
本发明的另一目的是提供一种可注射流体明胶，采用上述的方法制备得到。
本发明的另一目的是提供上述可注射流体明胶在制备快速止血材料中的应用，所述流体明胶与生理盐水混合后具有良好的可注射性，负载的抗菌剂使其具有良好的抗菌效果，便于协同微创手术操作，具有良好的抗菌止血效果，是一种理想的止血材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明所制得的明胶粉末不溶于水，粒径可调(10-1000μm)，产率较高，具有良好的吸液性，溶胀率在10％以下，在体内止血时不会因过度溶胀而造成对周围组织产生压迫。
2)本发明所采用的加热甘油法制备的明胶糊剂，具有适宜的粘度，良好的可塑性，并负载有抗菌药物，抑制微生物的生长，在止血的同时具备良好的抗菌性能。
3)本发明所制得可注射流体明胶使用时操作简单，避免的繁琐的操作过程，方便临床使用。
4)本发明所制备的可注射流体明胶制备工艺简单，易于推广。
附图说明
图1为本发明实施例1所得的干燥明胶粉末的SEM；
图2为本发明实施例1所制得的流体明胶糊剂实物图；
图3为本发明实施例1所得明胶糊剂在小鼠脊髓损伤止血的效果图。
具体实施方式
为更好的理解本发明，下面的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
本实施例中可注射流体明胶制备工艺如下：
1)称取10g的明胶，加入100ml水，配置明胶水溶液；
2)在步骤(1)所制得的明胶水溶液中加入0.1g黄原胶，0.5g甘油，0.2g十二烷基苯磺酸钠混合搅拌均匀得到明胶溶液；
3)使用高速搅拌器对步骤(2)所制得的明胶溶液快速搅拌，并进行冷冻干燥得到明胶海绵；
4)将步骤(3)所制得的明胶海绵在100℃的真空干燥箱中高温交联2h得到交联明胶海绵；
5)将步骤(4)所制得的交联明胶海绵干燥，在粉碎机中粉碎，得到粒径在10-200μm的明胶粉末；
6)取步骤(5)中的明胶粉末5g在10％的氯化钠溶液中预溶胀2h，之后加入到5g预热到30℃的甘油溶液中，混合均匀得到明胶糊剂；
7)将步骤(6)所制得的明胶糊剂降温，并加入0.1g甲壳素、0.1g聚乙烯醇400，混合均匀得到糊剂；
8)将步骤(7)所制得的糊剂在-20℃低温处理6h；
9)将步骤(8)所制得的低温糊剂恢复至室温，经挤出、灭菌、分装、再灭菌，即可得到可注射流体明胶；
10)使用时，将步骤(9)所制得的流体明胶(4g)与生理盐水(2ml)在注射器内相互挤推均匀挤出到出血部位，即可实现止血，我们在30s后清理出血部位的糊剂，并未发现再出血。
对实施例1得到材料测试结果如下表所示：
| 吸液性 | 溶胀率 | 降解性能(21D) | 挤出力max | 止血 |
| 106.2％ | 6.55％ | 89.62％ | <15N | <30s |
其中，吸液性为步骤9)所得可注射流体明胶吸收生理盐水的能力。溶胀率为步骤10)将流体明胶注射到出血部位前后的体积变化。从上表结果可知，所制得明胶糊剂具有良好的生物可降解性能，高吸液性、低溶胀率，作为可注射使用时具有较小的挤出力，且止血性能良好。
实施例2
1)称取20g的明胶，加入100ml水，配置明胶水溶液；
2)在步骤(1)所制得的明胶水溶液中加入1g黄原胶，5g甘油，10g吐温80混合搅拌均匀得到明胶溶液；
3)使用高速搅拌器对步骤(2)所制得的明胶溶液快速搅拌，并进行冷冻干燥得到明胶海绵；
4)将步骤(3)所制得的明胶海绵在2％的戊二醛溶液中浸泡12h得到交联明胶海绵；
5)将步骤(4)所制得的交联明胶海绵干燥后在粉碎机中粉碎，得到粒径在300-600μm的明胶粉末；
6)取步骤(5)中的明胶粉末5g在15％的氯化钠溶液中预溶胀10h，之后加入到10g预热到100℃的甘油溶液中，混合均匀得到明胶糊剂；
7)将步骤(6)所制得的明胶糊剂降温，并加入0.5g苯扎氯铵、5g甘露糖醇、0.1g凝血酶，混合均匀得到糊剂；
8)将步骤(7)所制得的糊剂在-40℃低温处理12h；
9)将步骤(8)所制得的低温糊剂恢复至室温，经挤出、灭菌、分装、再灭菌，即可得到可注射流体明胶；
10)使用时，将步骤(9)所制得的流体明胶(4g)与生理盐水(2ml)在注射器内相互挤推均匀挤出到出血部位，即可实现止血。
实施例3
1)称取10g的明胶，加入100ml水，配置明胶水溶液；
2)在步骤(1)所制得的明胶水溶液中加入1g黄原胶，2g甘油，5g十二烷基磺酸钠混合搅拌均匀得到明胶溶液；
3)使用高速搅拌器对步骤(2)所制得的明胶溶液快速搅拌，并进行冷冻干燥得到明胶海绵；
4)将步骤(3)所制得的明胶海绵在γ射线辐照下交联10min得到交联明胶海绵；
5)将步骤(4)所制得的交联明胶海绵在粉碎机中粉碎，得到粒径在300-500μm的明胶粉末；
6)取步骤(5)中的明胶粉末5g在5％的氯化钠溶液中预溶胀12h，之后加入到2g预热到80℃的甘油溶液中，混合均匀得到明胶糊剂；
7)将步骤(6)所制得的明胶糊剂降温，并加入0.5g苯扎氯铵、0.5g聚乙烯醇400，混合均匀得到糊剂；
8)将步骤(7)所制得的糊剂在-60℃低温处理36h；
9)将步骤(8)所制得的低温糊剂恢复至室温，经挤出、灭菌、分装、再灭菌，即可得到可注射流体明胶；
10)使用时，将步骤(9)所制得的流体明胶(4g)与生理盐水(2ml)在注射器内相互挤推均匀挤出到出血部位，即可实现止血。
实施例4
1)称取30g的明胶，加入100ml水，配置明胶水溶液；
2)在步骤(1)所制得的明胶水溶液中加入10黄原胶，10甘油，10g十二烷基苯磺酸钠混合搅拌均匀得到明胶溶液；
3)使用高速搅拌器对步骤(2)所制得的明胶溶液快速搅拌，并进行冷冻干燥得到明胶海绵；
4)将步骤(3)所制得的明胶海绵在200℃的真空干燥箱中高温交联18h得到交联明胶海绵；
5)将步骤(4)所制得的交联明胶海绵在粉碎机中粉碎，得到粒径在700-1000μm的明胶粉末；
6)取步骤(5)中的明胶粉末5g在20％的氯化钠溶液中预溶胀24h，之后加入到5g预热到150℃的甘油溶液中，混合均匀得到明胶糊剂；
7)将步骤(6)所制得的明胶糊剂降温，并加入10g对羟基苯甲酸甲酯，10g甘露糖醇，混合均匀得到糊剂；
8)将步骤(7)所制得的糊剂在-80℃低温处理72h；
9)将步骤(8)所制得的低温糊剂恢复至室温，经挤出、灭菌、分装、再灭菌，即可得到可注射流体明胶；
10)使用时，将步骤(9)所制得的流体明胶(4g)与生理盐水(2ml)在注射器内相互挤推均匀挤出到出血部位，即可实现止血。
对比例1-3
与实施例1作为对比，我们分别改变了一些实验参数，其他步骤保持不变，记为对比例1-3。在对比例1中，在制备明胶粉末时不加入表面活性剂，与实施例1加入表面活性剂作为对比；在对比例2中，在制备明胶糊剂时不对甘油进行加热处理，甘油的温度为20℃，与实施例1对甘油进行加热处理作为对比；再对比例3中，在制备明胶糊剂时不对糊剂进行低温处理，与实施例1对糊剂进行低温处理作为对比。
实施例与对比例的对比效果如下表所示：
| 样品名称 | 复水效果 | 挤出效果 | 糊剂状态 | 挤出力max | 30s内实现止血 |
| 实施例1 | 良好 | 保持糊剂 | 微弹，成型 | ＜15N | 是 |
| 实施例2 | 良好 | 保持糊剂 | 微弹，成型 | ＜15N | 是 |
| 实施例3 | 良好 | 保持糊剂 | 微弹，成型 | ＜15N | 是 |
| 实施例4 | 良好 | 保持糊剂 | 微弹，成型 | <15N | 是 |
| 对比例1 | 差 | 类似胶体 | 弹性，成型 | ＞20N | 否 |
| 对比例2 | 较差 | 保持糊剂 | 松散，不成型 | ＞20N | 是 |
| 对比例3 | 较差 | 保持糊剂 | 松散，不成型 | ＞20N | 是 |
从上表结果可知，通过改变参数所得到的对比例相较于实施例，虽然也能够实现止血效果，但是在使用过程中挤出较为困难，挤出物不易定型，复水效果较差，即使用方便性较差。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种可注射流体明胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）称取一定量的明胶，加适量水，配置明胶水溶液；
2）在所得的明胶水溶液中加入表面活性剂，混合均匀得到明胶溶液，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、吐温80、聚乙烯吡咯烷酮K30、木质素磺酸钠中的一种或几种；
3）将所得明胶溶液冷冻干燥得到明胶海绵；
4）将所得明胶海绵采用物理或化学方法进行交联；
5）将所得交联明胶海绵进行干燥、粉碎得到干燥明胶粉末；
6）将所得的干燥明胶粉末进行预溶胀，然后加入到热的甘油中充分搅拌得到明胶糊剂，甘油的温度为30~150℃，甘油与明胶粉末的质量比为（0.2-10）：1；
7）将所得的糊剂进行低温处理，低温处理的温度为-20 ~ -80℃，处理时间为6-72 h；
8）将所得的低温糊剂恢复至室温，经挤出、灭菌、分装、再灭菌，即可得到可注射流体明胶。
2.根据权利要求1所述的可注射流体明胶的制备方法，其特征在于，步骤2）所述表面活性剂在所得明胶溶液中的质量分数为0.1-10wt%。
3.根据权利要求1所述的可注射流体明胶的制备方法，其特征在于，步骤2）中还加入有增稠剂，再水化助剂中的任一种或两种。
4.根据权利要求1所述的可注射流体明胶的制备方法，其特征在于，步骤4）所述物理交联为γ射线辐照交联或高温交联，所述的化学交联为在交联剂溶液中进行交联。
5.根据权利要求1所述的可注射流体明胶的制备方法，其特征在于，步骤（5）所得明胶粉末的粒径为10-1000μm。
6.根据权利要求1所述的可注射流体明胶的制备方法，其特征在于，步骤（6）中，用于预溶胀的溶液为去离子水、磷酸盐缓冲液、Tris-HCl缓冲液、氯化钠溶液中的一种或多种的混合物，预溶胀时间为2-24h。
7.根据权利要求1所述的可注射流体明胶的制备方法，其特征在于，步骤（6）得到明胶糊剂后，冷却，向所得明胶糊剂中加入药物分子。
8.根据权利要求7所述的可注射流体明胶的制备方法，其特征在于，所述药物分子包括抗菌剂、保湿剂、促凝剂。
9.一种可注射流体明胶，其特征在于，采用权利要求1~8任一项所述的制备方法得到。
10.如权利要求9所述可注射流体明胶的应用，其特征在于，用于制备快速止血材料。
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