專利名稱：：用于止血調(diào)節(jié)和傷口愈合治療的無機(jī)材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的公開的內(nèi)容涉及用于調(diào)節(jié)凝血級(jí)聯(lián)系統(tǒng)，減少細(xì)菌感染危險(xiǎn)和促進(jìn)骨生長(zhǎng)的組合物和方法。多孔的和無孔的高表面積小顆粒無機(jī)材料己被用來處理外傷損害的組織，其通過在傷口處的快速脫水作用，促進(jìn)血塊形成，與組織介質(zhì)進(jìn)行離子交換產(chǎn)生抗菌和治療活性，并在傷害部位產(chǎn)生可控制的升溫而發(fā)揮作用。
背景技術(shù)：
：授權(quán)給Hursey等人的美國(guó)專利4,822,349記載了在出血的部位使用一種去水的沸石材料來減少出血。在此方法中，一種LindeType5A型的特別的富含鈣的沸石的配方獨(dú)立外用于外傷創(chuàng)口，通過在傷口部位的脫水作用和誘導(dǎo)產(chǎn)生血塊促使止血(Breck,DW等,/^/w.CAem.5bc.78，23(1956)5963)。這種產(chǎn)品的主要缺點(diǎn)是在傷口部位局部產(chǎn)生過量的熱，這是由于目前由美國(guó)康泊狄格州Wallingford的Z-medica公司供銷的商品名為QuikClot⑧的材料產(chǎn)生了大量的水合熱的緣故。存在修改和改善的需求，即將去水的沸石的再水化的水合熱降到最低。發(fā)明概述本發(fā)明提供一種包含止血有效量的含硅的氧化物的組合物，該含硅的氧化物能在與血液接觸后產(chǎn)生較少的水合熱。通常，含硅的氧化物是帶負(fù)電荷的。通過減少水合熱，所述組合物減弱傳統(tǒng)的止血?jiǎng)┑慕M織燒傷副作用，但不會(huì)對(duì)所述組合物的愈合傷口的性質(zhì)產(chǎn)生不良影響。在本發(fā)明的一個(gè)組合物例子中，在與血液接觸后，使用熱成像測(cè)定得到水合熱不大于125'C或不大于175'C，或者使用差示掃描量熱法(DSC)測(cè)定得到水合熱不大于680J/g或不大于660J/g。在一個(gè)實(shí)施例中，使用熱成像測(cè)定得到水合熱不大于67。C。在另一個(gè)實(shí)施例中，含硅的氧化物產(chǎn)生的水合熱在IOOJ/g和650J/g之間。含硅的氧化物典型地選自玻璃珠、陶瓷、硅酸鹽、鋁硅酸鹽、鋁磷酸鹽、硅藻土、生物活性玻璃、硼硅酸鹽生物活性玻璃、二氧化鈦和礬土；和任選的，硼硅酸玻璃或石英。所述的含硅的氧化物可以是沸石，單獨(dú)或與其它含硅的氧化物組合。玻璃或陶瓷珠的直徑可以是從大約10nm到大約100(im，或從大約IOOnm到大約100pm，在某些實(shí)施例中珠的直徑為大約50-200nm。所述的含硅的氧化物可以具有一定范圍的孔隙度，包括但不限于，具有直徑為2-50nm的小孔的中孔硅酸鹽、具有直徑為50-100納米的小孔的微孔(或亞微孔)硅酸鹽、具有直徑為100-200^m的小孔的大孔硅酸鹽、或無孔的含硅的氧化物。所述組合物任選的還包含無機(jī)鹽，例如二階陽(yáng)離子，比如包括但不限于鋅、銅、鎂、鈣和鎳。代表性的無機(jī)鹽包括但不限于CaO、CaCl2、AgN03、Ca(N03)2、Mg(N03)2、Zn(N03)2、NH4N〇3、AgCl、Ag20、醋酸鋅、乙酸鎂、檸檬酸鈣、檸檬酸鋅、檸檬酸鎂、乙酸鈣和磷酸鈣。在一個(gè)實(shí)施例中，通過離子交換提供AgN03，典型的裝載最少大約0.2%原子數(shù)的Ag+，如通過X射線光電子光譜法所測(cè)定的。在另一個(gè)實(shí)施例中，通過固態(tài)混合提供AgNCb，典型地的裝載最少大約0.01X重量的AgNO3。所述組合物可以包含鋁硅酸鹽，所述鋁硅酸鹽的硅元素比鋁元素的比例是1.01或更大、32比1或更大，或者在某些實(shí)施例中、IOO比I或更大、或者1000比1或更大。其它的減少水合熱的手段包括提供一種組合物，其中被水合的含硅的氧化物的重量在0.1%和25%之間、在0.1%和5%之間、或典型地在1%和5%之間。在一個(gè)實(shí)施例中，如使用BET氮?dú)馕椒y(cè)定的，所述含硅的氧化物每克有在1和1000之間、或高達(dá)1500平方米的內(nèi)表面積。本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種生產(chǎn)調(diào)節(jié)止血作用的組合物的方法；以及一種調(diào)節(jié)止血作用的方法，該方法包括使本發(fā)明的組合物與血液接觸。在某些實(shí)施例中，所述的調(diào)節(jié)包括減少血液凝固時(shí)間。在某個(gè)實(shí)施例中，使用凝血彈性描記器⑧(thrombodastograph)測(cè)定的凝血開始時(shí)間(R)小于2分鐘。在另外一個(gè)實(shí)施例中，使用凝血彈性描記器⑧測(cè)定的凝固速度(a)大于50°、或大于65°。在另一個(gè)實(shí)施例中，使用凝血彈性描記器⑧測(cè)定的凝血產(chǎn)生的最大凝結(jié)強(qiáng)度(MA)大于55mm，典型地在大約65和80mm之間。或者，所述調(diào)節(jié)包括增加、而不是減少血液凝固時(shí)間。所述的止血調(diào)節(jié)能夠用于各種期望進(jìn)行控制止血以增加或減少凝固時(shí)間的情況。比如，期望在傷口修復(fù)和外科手術(shù)環(huán)境避免過度失血時(shí)促進(jìn)凝血。然而，在其它環(huán)境下，期望減少凝血以避免血栓癥。期望控制止血的環(huán)境的一個(gè)例子是體外循環(huán)或者其他血液接觸裝置。還提供了一種包涂了本發(fā)明組合物的醫(yī)學(xué)裝置?？梢酝ㄟ^組合物粉末形式或使用溶膠-凝膠化學(xué)、醫(yī)生的刮制和焙燒、氣溶膠噴涂、浸涂、禾口/或旋轉(zhuǎn)鑄造來制備包涂層。圖1A顯示了QuikClot⑧和一種銀離子交換配方的差示掃描量熱法(DSC)和熱解重量分析(TGA)的結(jié)果。圖1B顯示了QuikClot、一種鋇離子交換配方和一種鍶離子交換配方的差示掃描量熱(DSC)和熱解重量分析(TGA)的結(jié)果。圖2是斜置(tilt)測(cè)試試管檢測(cè)測(cè)定的氯化鈣和QuikClot⑧的混合物的凝結(jié)能力的結(jié)果圖。圖3是羊血和加入了QuikClot⑧的羊血的凝血彈性描記圖(TEG)。圖4是QuikClot、SBA-15、禾口3-10微米玻璃珠的凝血彈性描記圖圖5A是QuikClot吸收的水分含量與水合熱的關(guān)系對(duì)比。圖5B是加入了銀的QuikClot吸收的水分含量與水合熱的關(guān)系對(duì)比。圖5C是加入了鋇的QuikClot吸收的水分含量與水合熱的關(guān)系對(duì)比。圖6是QuikClot⑧的粉末X射線衍射圖。三角形標(biāo)出與沸石LTA-5A相關(guān)聯(lián)的圖像。插入圖是沸石LTA結(jié)構(gòu)的示意圖，其中每個(gè)頂點(diǎn)代表交替的硅和鋁原子，直線代表橋氧原子。a-結(jié)構(gòu)的直徑是11.4A,p-結(jié)構(gòu)的直徑是6.6A。ct-結(jié)構(gòu)的小孔孔徑的直徑是4A。圖7A是沸石LTA-5A顆粒的掃描電子顯微照片。圖7B是磨碎的沸石LTA-5A的掃描電子顯微照片。圖7C和7D是粘附在沸石LTA-5A結(jié)晶上的人血細(xì)胞的掃描電子顯微照片。圖8是沸石LTA-5A和銀離子交換的沸石LTA-5A的熱解重量分析和差示掃描量熱的響應(yīng)曲線。圖9顯示使用熱成像照相機(jī)在體外測(cè)量的沸石LTA-5A(上)和銀離子交換的沸石LTA-5A(下)的水合作用產(chǎn)生的最高溫度。從左至右沸石從畫面的頂端倒入有水的皮氏培養(yǎng)皿中。起始圖像在左側(cè)，最終圖像在右側(cè)。色彩梯度白色代表IO(TC和黑色代表22°C。視野大約是12厘米X12厘米。圖10顯示凝血彈性描記器⑧測(cè)定圖。上左沸石LTA-5A的銀交換配方。上右是沸石LTA-5A的堿金屬交換配方。下沸石LTA-5A的堿土金屬離子交換配方。圖11顯示作為沸石HA釋放的水合熱(J/g)的函數(shù)的體外凝固速率參數(shù)oc(°)。垂直的線條代表數(shù)據(jù)的土一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差。圖12是平均凝結(jié)誘導(dǎo)時(shí)間R(min)和豬存活率的關(guān)系圖。水平的線條代表數(shù)據(jù)的±—個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差。圖B是HAs的表面積(m2/g)與豬存活率的關(guān)系圖。水平的線條代表數(shù)據(jù)的土一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差。圖14顯示綠膿桿菌的細(xì)菌生物膜的光學(xué)圖。上左交叉接種在LB瓊脂平板上生長(zhǎng)，用于純度測(cè)定和單一的菌落收集。上右沸石LTA-5A顆粒，其中沸石粒子上部長(zhǎng)滿了細(xì)菌生物膜。下左在銀離子交換的沸石LTA-5A配方的附近廓清了細(xì)菌生物膜的區(qū)域。下右在壓制成丸的銀離子交換的沸石LTA-5A配方粉末的附近清除了細(xì)菌生物膜的區(qū)域。(在上右和下左圖中的白色的劃痕是房間光的反射)。圖15顯示熱解重量分析和差示掃描量熱計(jì)圖A)沸石LTA-5A;B)銀離子交換沸石LTA-5A;C)鈉離子交換沸石LTA-5A;D)鉀離子交換沸石LTA-5A;E)鍶離子交換沸石LTA-5A;F)鋇離子交換沸石LTA-5A。圖16顯示基于沸石的止血?jiǎng)?HA)的X射線光電子光譜(XPS)圖A)沸石LTA-5A;B)銀離子交換沸石LTA-5A;C)鈉離子交換沸石LTA-5A;D)鉀離子交換沸石LTA-5A;E)鍶離子交換沸石LTA-5A;F)鋇離子交換沸石LTA-5A。圖17的A-F顯示止血?jiǎng)┑腂ETN2吸附等溫線。圖18顯示氧化物凝血彈性描記器⑧的測(cè)定圖。圖19是生物活性玻璃(BG)的Si:Ca與凝結(jié)檢測(cè)時(shí)間R(實(shí)心的圖形)和凝固速度a(空心的圖形)兩者的關(guān)系圖。數(shù)據(jù)是四次試驗(yàn)的平均值。園多孔的生物活性玻璃，參無孔的生物活性玻璃，T球狀的生物活性玻璃。圖20顯示Si:Ca與凝結(jié)檢測(cè)時(shí)間R(實(shí)心的圖形)和凝固速度a(空心的圖形)兩者的關(guān)系圖。數(shù)據(jù)是四次試驗(yàn)的平均值。BSBA-15，參玻璃珠，▲CaO，TCaC03，0羥磷灰石；和B)球形生物活性玻璃的透射電子顯微鏡圖(TEM)。圖21是一種噴霧熱解機(jī)構(gòu)的示意圖。圖22顯示多孔生物活性玻璃的X射線光電子光譜測(cè)量掃描圖。圖23顯示無孔生物活性玻璃的X射線光電子光譜測(cè)量掃描圖。圖24顯示球形生物活性玻璃的X射線光電子光譜測(cè)量掃描圖。圖25顯示不同的止血?jiǎng)┑拟}二價(jià)鍵(Ca2p)的結(jié)合能的高解析度的X射線光電子光譜測(cè)量掃描圖。圖26是凝血彈性描記器⑧樣品杯的示意圖。圖27是生物活性玻璃止血?jiǎng)┑哪獜椥悦栌浧鳍鄿y(cè)定圖。兩個(gè)圖中的內(nèi)部凝血彈性描記圖是沒有加入止血?jiǎng)┑难蜓?。圖28顯示飽和的生物活性玻璃樣品的水解吸過程的熱解重量分析(黑)和差示掃描量熱分析(灰色)圖A)多孔的生物活性玻璃80;B)多孔的生物活性玻璃80;C)無孔的生物活性玻璃60;D)無孔的生物活性玻璃80;E)SBA-15;F)QuikClot⑧。圖29顯示作為沸石的離子交換配方中銀含量的函數(shù)的抗菌活性。圖30顯示作為沸石的固體狀態(tài)混合配方中銀含量的函數(shù)的抗菌活性。圖31顯示在細(xì)菌生長(zhǎng)的第1、2和3天觀察到的每個(gè)銀-沸石小丸大小的廓清區(qū)域的大小。圖32是凝血彈性描記器⑧測(cè)定的硅藻土的止血活性圖。內(nèi)曲線是沒有加入任何試劑的羊血(正方形)，第二條曲線是20mg的硅藻土樣品(PAW)(菱形)，最外面的曲線是20mg硅藻土樣品(512)(三角形)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是基于下述發(fā)現(xiàn)，可以通過改變無機(jī)材料的水合作用和/或離子含量來控制止血?jiǎng)┑臒崃酷尫?。另外，能夠通過材料改變凝血和抗凝效果來適應(yīng)特定的應(yīng)用目的。本發(fā)明進(jìn)一步提供能適用于不同環(huán)境(例如手術(shù)或外傷)制備組合物的替代方法。該無機(jī)材料包括含硅的氧化物，例如沸石、分子篩、陶瓷、納米陶瓷、中孔硅酸鹽和脫水狀態(tài)下混合在一起的無機(jī)鹽，該無機(jī)材料可以在醫(yī)學(xué)使用前密封在聚酯薄膜袋中。顆粒大小、孔結(jié)構(gòu)、水合狀態(tài)、酸堿性質(zhì)、孔大小和表面積能夠綜合地影響用作止血?jiǎng)┑拿糠N材料。組合特定的陶瓷和氧化物，并加工成特定的大小能夠調(diào)節(jié)各種通路的血液凝固級(jí)聯(lián)反應(yīng)。在本發(fā)明中描述的止血?jiǎng)┠軌蚬潭ㄑ撼煞帧饪s凝血因子、控制局部的電解質(zhì)濃度、和在損害部位產(chǎn)生可預(yù)測(cè)的熱量。在本申請(qǐng)中很多示范的實(shí)施例使用沸石。當(dāng)然其他的含硅的氧化物也能代替或和沸石一起使用作為分子篩。某些所述的替換的具體的實(shí)施例在下面進(jìn)行詳細(xì)的描述。定義除非另作說明，本申請(qǐng)使用的全部的科學(xué)和技術(shù)術(shù)語(yǔ)具備本在本領(lǐng)域中使用的通常含義。在本申請(qǐng)中，以下詞或短語(yǔ)具有指定的含義。在本申請(qǐng)中使用的，"止血有效量"表示足以在2分鐘內(nèi)啟動(dòng)可檢測(cè)的血液凝固(R)、禾口/或達(dá)到50°或更高的凝結(jié)速率(a)、禾口/或達(dá)到>50的凝結(jié)強(qiáng)度(MA)的量，如使用凝血彈性描記器⑧所測(cè)得的。測(cè)定止血有效性的檢測(cè)在本領(lǐng)域中是已知的，并將在下面的實(shí)施例中進(jìn)一步描述。在本申請(qǐng)中使用的，"凝血彈性描記器"檢測(cè)指通常將大約5—30mg材料與340微升檸檬酸鹽穩(wěn)定的血液混合而進(jìn)行的測(cè)量。在測(cè)量之前向檸檬酸鹽穩(wěn)定的血液中再補(bǔ)充鈣離子以替代由檸檬酸鹽螯合的鈣離子。在本發(fā)明中，"差示掃描量熱法"或"DSC"通過下述方法實(shí)現(xiàn)，首先在用KBr飽和水溶液來保持濕度為80X的封閉容器中使原料水合。然后測(cè)量作為溫度的函數(shù)的與飽和材料中水解除吸附相關(guān)的差示掃描量熱計(jì)響應(yīng)值?？偟?水合熱"通過積分計(jì)算水解吸溫度范圍上的差示掃描量熱計(jì)的響應(yīng)值來得到。在本發(fā)明中，除非清楚的指出，"一種"或"一"意味著至少一個(gè)?；诜惺膶?shí)施例的綜述沸石是高表面積多孔鋁硅酸鹽。所述氧化物結(jié)構(gòu)骨架是由通過共用氧原子連接在一起的Si04和A104四面體單位構(gòu)成的。在氧化物骨架中每個(gè)鋁位點(diǎn)誘生一個(gè)負(fù)電荷，其能被存在于開放的多孔網(wǎng)絡(luò)中通過庫(kù)侖力結(jié)合在氧化物骨架上的相反的陽(yáng)離子平衡。當(dāng)沸石被盡量的干燥后，它們能夠迅速地吸收達(dá)30重量％的水。沸石的再水化是一個(gè)發(fā)熱或放熱反應(yīng)、并且能夠可預(yù)測(cè)性地使己知體積的液體變暖。另外，沸石具有進(jìn)一步的性質(zhì)，即沸石內(nèi)的陽(yáng)離子能與和沸石接觸的溶液進(jìn)行離子交換。部分地由于上述性質(zhì)，本發(fā)明中的LindeA型沸石型能夠促使在流出的血液中產(chǎn)生血塊，并暫時(shí)穩(wěn)定病人以防過量失血死亡。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種加入了鈣的LindeA型沸石，其是與堿金屬、堿土金屬、和/或過渡金屬陽(yáng)離子的水溶液進(jìn)行離子交換得到的特異的離子配方。所述的離子交換沸石能夠與中性無機(jī)鹽，如氯化l丐、硫酸鋁、和硝酸銀混合，并干燥脫水。干燥的無機(jī)材料能夠密封在聚酯薄膜袋中防止再水化，直到需要醫(yī)學(xué)用藥之前。在醫(yī)學(xué)用藥的時(shí)候，打開聚酯薄膜包將無機(jī)內(nèi)容物倒入外傷損害部位。下文描述了對(duì)沸石(QuikClot)進(jìn)行的三種不同的改良。每種改良為特定的應(yīng)用提供了優(yōu)點(diǎn)。1.離子交換沸石QuikClot,用鈣做為主要存在的陽(yáng)離子制得，與堿金屬、堿土金屬、和過渡金屬的水溶液進(jìn)行離子交換。通過在0.1M到1M的氯化鋰、氯化鈉、氯化鉀、硝酸鍶、硝酸鋇、氯化銨、或硝酸銀的水溶液中浸漬QuikClot三個(gè)三十分鐘間隔來獲得的。在各連續(xù)洗滌之間除去交換溶液。最后使用去離子水沖洗三次，完全去除沒有摻入沸石材料中的任何可溶解的離子。離子交換材料在真空(10—3toir)加熱到至少10(TC12小時(shí)，以去除沸石內(nèi)部結(jié)合的水分。然后將材料封閉在聚酯薄膜袋中直到醫(yī)學(xué)用藥。2.沸石與無機(jī)鹽的復(fù)合材料復(fù)合材料由在干燥狀態(tài)混合在一起的QmkClot⑧和無機(jī)鹽組成，所述無機(jī)鹽包括但不限于氯化鈣、硫酸鋁、和硝酸銀。所述無機(jī)鹽在復(fù)合材料中按重量計(jì)在0.001%和50%之間。復(fù)合材料在真空(l(T3torr)加熱到至少100。C12小時(shí)，以去除沸石內(nèi)部結(jié)合的水分。然后將材料封閉在聚酯薄膜袋中直到醫(yī)學(xué)用藥。3.部分水合的沸石部分預(yù)水合的QuikClot⑧能夠顯著地減少再水化時(shí)的總熱量。QidkCiot⑧可以貯存在一個(gè)固有濕度調(diào)節(jié)為0-80X(相對(duì)于純相水)的濕度室中1天到2個(gè)星期。通過設(shè)置儲(chǔ)藏條件的持續(xù)時(shí)間和濕度來控制水化程度。然后將部分水合的沸石封閉在聚酯薄膜袋中直到醫(yī)學(xué)用藥。預(yù)先水合也可以通過在密封容器中混合已知量的水和沸石來實(shí)現(xiàn)。所述密閉容器能夠加熱到至少6(TC，并慢慢地重新冷卻使水均勻地分配到沸石粒子中間。填充了陶瓷和玻璃的效果在某些實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種組合物，該組合物包括止血有效量的含硅的氧化物、陶瓷、或納米陶瓷。所述的含硅的氧化物、陶瓷、或納米陶瓷選自玻璃珠、硅酸鹽、中孔的硅酸鹽、鋁硅酸鹽、鋁磷酸鹽、生物活性玻璃、二氧化鈦、礬土、硼硅酸玻璃和石英。選擇適合于用藥目的的含硅的氧化物的大小和孔隙率。顆粒大小可以從納米級(jí)到微米級(jí)，在某些實(shí)施例中優(yōu)選使用從2-15納米到IO微米，在另外一些實(shí)施例中，范圍是2-50納米?？紫堵士梢允菑募{米孔到大孔性的范圍，在某些實(shí)施例中優(yōu)先使用中孔的材料。當(dāng)粒度減少時(shí)，總表面積將增加。已經(jīng)證明有效的表面積的量是控制血塊形成的關(guān)鍵參數(shù)。在某些實(shí)施例中，制備組合物以便調(diào)節(jié)止血。在某些實(shí)施例中，期望的調(diào)節(jié)包括增加止血作用，但是在另外一些實(shí)施例中，期望的調(diào)節(jié)包括降低止血作用或延長(zhǎng)血液凝固的時(shí)間。這種的組合物能用于包涂醫(yī)療衛(wèi)生器材，例如人工臟器、支架、泵、傳感器和導(dǎo)管，也可以是接觸到血液的容器和通路的內(nèi)部。當(dāng)裝置包涂了本發(fā)明的組合物時(shí)，其表面誘導(dǎo)的凝血將減少或消除?？咕钚栽谀承?shí)施例中，組合物包括與銀或其它具有抗菌作用的離子結(jié)合的含硅的氧化物。另外，可通過供給鈣離子促進(jìn)止血。在某些實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種能夠控制成分例如抗菌素或其它治療劑的釋放的材料。所述的高表面積材料包括納米顆粒、多孔顆粒和多孔納米顆粒，顆粒如玻璃珠和A1P04(磷酸鋁)斯定特樣粒子(stint-like)、細(xì)粒、分子篩或中孔材料、具有不同的孔隙大小的雙模態(tài)或多模態(tài)孔結(jié)構(gòu)材料。混合送遞平臺(tái)包括由嵌段共聚物/無機(jī)復(fù)合材料、或有機(jī)-無機(jī)骨架結(jié)構(gòu)(例如有機(jī)橋接二甲硅醚壁結(jié)構(gòu)和Kuroda-Shimojima多孔硅石結(jié)構(gòu))組成(Shimojima,A和Kuroda,K.J，wC7謂./"/.顯42,34,4057-4060)。所述的抗菌劑范圍包括藥物抗菌素、抗菌蛋白質(zhì)或治療劑和抗菌劑的組合。本發(fā)明所述的多孔材料可以具有如下結(jié)構(gòu)孔徑的大小在較寬范圍內(nèi)變化，容易地足夠大以包容抗菌蛋白或其它的大分子，及小分子治療劑或離子物質(zhì)，并能按程序控制的釋放送遞藥劑。這可通過將分子單元摻入孔壁并與之結(jié)合以限定所需藥劑的程序化釋放而得以實(shí)現(xiàn)。氧化物表面改良可以選擇和設(shè)計(jì)粒子形態(tài)以使能夠釋放或螯合電解質(zhì)和水。另外，材料能夠通過附著生物活性劑，例如重組因子VII、銀離子、熱休克蛋白(HSP)進(jìn)行改良。也有各種產(chǎn)生高表面積止血?jiǎng)┑姆椒?。其中之一能夠增加?nèi)表面積，可通過BETN2吸附進(jìn)行測(cè)量該內(nèi)表面積。內(nèi)表面積能夠通過優(yōu)化孔隙率和/或使用納米顆粒進(jìn)行控制。為在本發(fā)明中的組合物中使用，可以將多孔材料制成具有在I-IOOOm"g之間的表面積、或達(dá)1500mVg的表面積。包括在本發(fā)明制劑中的是納米孔、中孔、大孔和微孔(或亞微孔)。典型的孔徑大小例子包括直徑2-50nm、直徑50-100nm、100-200nm、和直徑達(dá)100-200um。具有大表面積的止血?jiǎng)┑募{米顆?？墒褂帽绢I(lǐng)域已知的方法生產(chǎn)。還可以增加止血?jiǎng)┑纳飳W(xué)上可用的表面積和實(shí)際表面積，使其更易被大的生物學(xué)反應(yīng)物、蛋白質(zhì)、細(xì)胞等等接近。例如，可以使用有機(jī)硅烷、氨基酸、羧酸、和Z或磷酸基使氧化物表面功能化，以促進(jìn)凝結(jié)促進(jìn)反應(yīng)物的附著。方法本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)調(diào)節(jié)止血作用的組合物的方法,以及一種包括使用本發(fā)明的組合物與血液接觸來調(diào)節(jié)止血作用的方法?？梢酝ㄟ^下面實(shí)施例中描述的方法制備具有調(diào)節(jié)止血作用且不產(chǎn)生過量熱的組合物，包括預(yù)水合、離子交換和使用溶膠-凝膠化學(xué)方法。溶膠-凝膠化學(xué)能被用于生產(chǎn)生物活性玻璃。通過把溶膠-凝膠噴霧到熱的(如，40(TC)熔爐中，可產(chǎn)生球形的生物活性玻璃顆粒。所述的生物活性玻璃顆?？梢孕〉街睆?0-50nm，或更小，或大到大約100nm或更大。在一個(gè)實(shí)施例中，顆粒的直徑為50-200nm。在某些實(shí)施例中，調(diào)節(jié)止血的方法包括減少血液凝固時(shí)間。在某個(gè)實(shí)施例中，使用凝血彈性描記器⑧測(cè)定的可檢測(cè)的凝血開始時(shí)間(R)小于2分鐘，和可小于1.8分鐘。在另一個(gè)實(shí)施例中，使用凝血彈性描記器⑧測(cè)定的凝固速度(a)大于50°。已獲得超過55°,甚至超過65。的凝固速率。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，使用凝血彈性描記器⑧測(cè)定的代表凝血結(jié)果的最大凝結(jié)強(qiáng)度(MA)是55到100mm，和可小于75nm。或者，調(diào)節(jié)包括增加血液凝固時(shí)間。增加凝固時(shí)間是合乎需要的，例如，在凝結(jié)對(duì)于患者來說是一種健康威脅時(shí)。除調(diào)節(jié)止血之外，本發(fā)明的組合物可用于調(diào)節(jié)骨生長(zhǎng)的方法中。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括使用本發(fā)明的組合物接觸骨來促進(jìn)骨生長(zhǎng)。還提供了一種使用本發(fā)明組合物包涂的醫(yī)療衛(wèi)生器材及包涂醫(yī)療衛(wèi)生器材的方法。包涂層可以采用粉末狀的組合物或使用溶膠-凝膠化學(xué)、并使用本領(lǐng)域己知的常用方法制備。在一個(gè)實(shí)施例中，所述包涂層減少了與所述器材接觸的血液的凝固。實(shí)施例以下的實(shí)施例用于闡述本發(fā)明，并幫助本領(lǐng)域普通技術(shù)人員制造和使用本發(fā)明。這些實(shí)施例不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例l:用于傷口愈合治療的多孔無機(jī)材料配方本實(shí)施例描述了能減少5到40X水合熱的QuikClot⑧的離子交換配方。圖1A-1B顯示的差示掃描量熱曲線圖表明該離子交換配方減少了水合熱。配方包括離子交換LindeA型沸石和無機(jī)鹽的混合物，所述無機(jī)鹽包括但不限于氯化鈣(CaCl2)、硫酸鋁(A12(S04)3)和硝酸銀(AgN03)。沸石的水合熱與存在于沸石中的陽(yáng)離子有關(guān)(Yu,BL等，J7z園oc/n7m.c""a，200(1992)299-308;Drebushchak，VAJ77謹(jǐn)a"加/Ca/or/mery58(1999)653-662;Mizota，T等，TTzermoc/^mZca爿cfa266(1995)331-341)。一般地，較大的和較低電荷的陽(yáng)離子趨向于具有較低的水合熱。另外，已發(fā)現(xiàn)相對(duì)于被吸附的水的量的沸石的水合熱會(huì)隨吸水增加而減少。這意味著在干燥沸石中的首先吸附水的位點(diǎn)具有最大的相關(guān)水合熱，而最后吸附水的位點(diǎn)具有最小的相關(guān)水合熱(associatedhydrationenthalpy)。沸石能用作硬水軟化劑是由于其優(yōu)先吸附特定的陽(yáng)離子而不是其它離子，從而使陰性的鋁硅酸鹽骨架結(jié)構(gòu)的電荷平衡。LindeA型沸石具有己知的陽(yáng)離子選擇性，可以使用各種離子的配方制備?？稍O(shè)計(jì)所述配方，以用于與血液交換離子，并用作對(duì)血液凝結(jié)機(jī)制起決定作用的離子的送遞劑。還可以將沸石制成用于從血液中螯合離子，因此減少所接觸血液的凝結(jié)活性。在本文列出的材料已經(jīng)進(jìn)行了優(yōu)化，以吸收必要量的水分和進(jìn)行離子交換以促進(jìn)外傷損害傷口部位的血塊迅速形成。除可直接地從沸石材料本身交換的離子之外,還可以與沸石共同混合少量的中性無機(jī)鹽用于可溶性地釋放到傷口部位。尤其是，但不限于這些例子,氯化鈣、氯化鎂、硫酸鋁和硝酸銀是與QuikClot⑧的離子交換制品共同混合，用于送遞促進(jìn)治療性和抗菌性傷口愈合的離子。鈣離子在凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)中扮演了普遍存在的角色(Davie,EW等，Aoc/^m/^^30,43,(1991)10363)。己經(jīng)發(fā)現(xiàn)額外存在的鈣離子和鎂離子可以減少血塊形成的時(shí)間(Sekiya，F(xiàn)等，所o/.C/7e,w.，271,No.15,8541-8544)。溶于水溶液的硫酸鋁釋放高電荷的離子物質(zhì)。這些離子可以促使血液組份膠體沉淀，并進(jìn)一步幫助血塊迅速形成。低濃度的銀離子已經(jīng)被證明是有效的抗菌劑。將硝酸銀鹽摻入沸石A中可以產(chǎn)生增加的抗菌活性，這促進(jìn)了積極的傷口愈合效果。向QuikClot⑧中添加干燥的氯化鈣能夠減少血塊形成時(shí)間。其已經(jīng)使用斜置測(cè)試試管分析測(cè)定(也可以通過血栓彈性描記法(TEG))。圖2是血塊形成動(dòng)力學(xué)圖。我們進(jìn)一步證實(shí)在凝結(jié)過程中加入鈣離子能顯著地增加血液凝結(jié)強(qiáng)度。實(shí)施例2:玻璃和預(yù)水合的止血效果抗菌活性。本實(shí)施例描述了一種新的材料(含硅的氧化物和陶瓷)種類，其能夠與QuikClot⑧共同配方使用或直接單獨(dú)應(yīng)用產(chǎn)生止血效果。另外,我們證實(shí)了QuikClot對(duì)典型的革蘭氏陰性細(xì)菌的抗菌響應(yīng)。將包含干燥沸石的QuikClot⑧應(yīng)用于創(chuàng)傷血管出血的部位。在與血液接觸的時(shí)候,在沸石吸附和螯合血液基質(zhì)中的流動(dòng)相組份的同時(shí)產(chǎn)生了大量的熱。在我們的實(shí)驗(yàn)室還觀察到，除脫水作用和發(fā)熱之外、在沸石表面存在對(duì)血液組份的選擇吸收以及局部電解質(zhì)濃度的破壞。我們初步了解了以下四個(gè)參數(shù)之間的相互作用止血?jiǎng)┧虾筢尫诺臒崃?、止血?jiǎng)┑拿撍萘?、?duì)血液組份的選擇性表面吸收、和局部電解質(zhì)濃度的控制，這讓我們能鑒別出一類以前沒有鑒別過的可用作止血?jiǎng)┑牟牧?。這些材料是玻璃和相關(guān)的氧化物材料，其利用在血液和含硅的氧化物之間的固有的相互作用。無機(jī)氧化物固有地?cái)y帶一種陽(yáng)性或者陰性的表面電荷。沸石和分子篩，以及許多玻璃、硅酸鹽、和各種的氧化物顯著帶電，并在與血液接觸時(shí)與其中的帶相反電荷的組份結(jié)合。我們給出核磁共振(NMR)光譜證據(jù)和凝血彈性描記器⑧曲線圖以證實(shí)帶電荷的氧化物固定了血液組份，并參與啟動(dòng)了血液凝固事件。核磁共振(NMR)光譜學(xué)是一種根據(jù)分子受到強(qiáng)磁場(chǎng)作用激發(fā)核躍遷產(chǎn)生的能量來鑒別分子的技術(shù)。比較羊血接觸QuikClot⑧前后的'HNMR光譜，顯示主要變化出現(xiàn)在通常與烷基質(zhì)子有關(guān)的區(qū)域中。離心分離之后，血液將分成兩個(gè)主要的部分。離心分離之后,血漿相(上部相)將存在于包含紅血球及其他大的固體沉淀的相之上。使用這種分離方法，我們能夠鑒別大部分與存在于血漿、或離心分離后的上部相中的分子有關(guān)的光譜改變。已經(jīng)觀察到感興趣的兩個(gè)主峰。當(dāng)血液的上部相與QuikClot⑧.接觸時(shí)，在5=2.5ppm出現(xiàn)一個(gè)峰。只有當(dāng)沒有被離心的全血接觸QuikClot⑧時(shí)，才會(huì)在5=1.7ppm觀察到第二個(gè)峰。在文獻(xiàn)中存在先例將在S=2.5ppm的峰歸因于在血漿或離心分離之后的血液上部相中發(fā)現(xiàn)的磷脂(即鞘磷脂和磷脂酰膽堿)中的烷基部位(Murphy等，說oc/em^o;39No.32(2000)9763;Yang等，^wa/.AocAem&^y324,(2004)29)。在S二2.5ppm的峰上觀察到化學(xué)位移各向異性(CSA)。當(dāng)樣品以較高速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，S-2.5ppm的峰變得更加對(duì)稱，且強(qiáng)度增加。這表明與所述峰有關(guān)的分子相對(duì)于周圍分子是固定的。"p光譜還提示它是一種一旦暴露于沸石就變成固定的含磷的化合物。我們目前認(rèn)為，此系統(tǒng)涉及選擇性地將血液中的至少某些磷脂吸收到具有電荷的氧化物上。凝血彈性描記器⑧是一種能夠測(cè)量作為時(shí)間的函數(shù)的的凝結(jié)過程中血液粘度改變的儀器。圖3顯示了羊血和暴露于QuikClot⑧的羊血的凝結(jié)曲線圖。各種參數(shù)，包括圖形分離的時(shí)間、圖形上升的角度和圖形全部分離，表現(xiàn)出不同的血液凝固現(xiàn)象。我們己經(jīng)證明，正如在圖4中描繪的，許多氧化物,包括常見的實(shí)驗(yàn)室玻璃珠、中孔的硅酸鹽如SBA-15(Huo等，胸,368,(1994)317)，多孔、和無孔的硅酸鹽以類似QuikCio惚的方式促使血液凝固。這些材料和相關(guān)的硅酸鹽、鋁硅酸鹽、鋁磷酸鹽、陶瓷、納米陶瓷、和氧化物能夠與QuikClot⑧制成共同混合物作為止血?jiǎng)┦褂没蛘咦陨砑纯勺鳛橹寡獎(jiǎng)┦褂谩＿@些材料的優(yōu)點(diǎn)是它們與原來的QuikClot⑧配方相比具有相當(dāng)?shù)偷乃蠠?。預(yù)先水合預(yù)先水合QuikClot⑧可用于淬滅首先吸收水的部位，因此在止血用藥時(shí)能大幅度地減少水合熱的總量。在本實(shí)施例中，包括了與作為所吸收的水量的函數(shù)的釋放的熱量相關(guān)的詳細(xì)信息，用于產(chǎn)生QuikClot⑧的不同離子配方的最佳水合配方。差示掃描量熱法已經(jīng)用于測(cè)量水從水合形式的QuikClot以及QuikClot⑧的水合離子交換配方中解吸所產(chǎn)生的熱量。假設(shè)其是一種可逆的交互作用,就可以測(cè)定所吸附的一定量的水所放出的熱量(Drebushchak，V.A.J.rAermfl/J/^/j;5&Ca/on'me^y,58,(1999),653)。圖5顯示了吸收一定數(shù)量的水放出的熱量。很明顯吸水后水合熱穩(wěn)定地減少。根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象,理想的是把QuikClot⑧干燥到低于最大脫水容量的某個(gè)點(diǎn)。通過保留某些殘余水在材料中，最熱的首先吸附水的位點(diǎn)將被猝滅。在不顯著影響材料止血效力的情況下，可預(yù)先飽和少量的水?？咕钚砸环N加入了銀的QuikClot配方被證明對(duì)綠膿桿菌(Aewc^mowwJen^/mwa)(—種典型的革蘭氏陰性菌)有抗菌活性。加入了銀的QuikClot⑧配方向磷酸鹽緩沖鹽水溶液中釋放濃度為百萬分之三的銀離子。這正好在之前報(bào)告的抗菌濃度之上，并進(jìn)一步支持了觀測(cè)到的對(duì)革蘭氏陰性菌的抗菌性。加入了銀的QuikClot被添加到瓊脂平板中的瓊脂上的幾個(gè)部位。在QuikClot⑧沉積的位置上被廓清的區(qū)域相當(dāng)明顯。這些結(jié)果在下一個(gè)實(shí)施例所述的進(jìn)一步研究中被進(jìn)一步證實(shí)。實(shí)施例3:用于促使創(chuàng)傷止血和治療愈合的主-客復(fù)合材料(host-guestcomposite)本實(shí)施例描述和定量表述了用于減少基于沸石的止血?jiǎng)?HA)在用藥的時(shí)候所釋放的大量熱的兩個(gè)策略1)離子交換和2)預(yù)先水合。制備了原止血?jiǎng)┑奈宸N離子交換衍生物，并使用兩種方法分析了止血有效性，所述方法為在體外使用血栓彈性描記器(TEG)和在體內(nèi)使用臨床豬試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)接觸激活凝固速率(x隨止血?jiǎng)┽尫诺臒崃吭黾?。體外凝結(jié)誘導(dǎo)時(shí)間R和止血?jiǎng)┑谋砻娣e已經(jīng)確定為是體內(nèi)止血的效果的預(yù)報(bào)因子。一個(gè)建議是根據(jù)這些參數(shù)來選擇止血?jiǎng)┑牟牧?，這或許可以減少測(cè)試一種新的止血?jiǎng)┧璧纳婕皠?dòng)物的實(shí)驗(yàn)的數(shù)量，和相關(guān)的勞動(dòng)和資金成本。已經(jīng)描述和證實(shí)了一種用于把抗革蘭氏陰性的綠膿桿菌的抗菌活性摻入到LTA-5A沸石的銀交換配方的方法。體外凝血彈性描記器⑧分析從動(dòng)物組織的許可供應(yīng)商處獲得檸檬酸鹽穩(wěn)定的羊血(Hemostat,Davis,California;QuadFive,Ryegate,Montana)。本研究被力口禾ll福尼亞州圣巴巴拉市加利福尼亞圣巴巴拉大學(xué)的動(dòng)物關(guān)心和使用委員會(huì)批準(zhǔn)。臨床研究發(fā)表在另外一處的臨床研究的豬生存率將僅為討論目的而加以參考，并為本報(bào)告中的數(shù)據(jù)提供了參考。馬里蘭州貝塞斯達(dá)的軍隊(duì)衛(wèi)生服務(wù)大學(xué)(USUHS)的有關(guān)動(dòng)物關(guān)心和使用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物審查委員會(huì)批準(zhǔn)了本研究。全部的研究都遵照動(dòng)物福利法案及其他的與動(dòng)物和涉及動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)有關(guān)的聯(lián)邦法和規(guī)章來進(jìn)行。本研究遵守國(guó)家研究委員會(huì)1996版的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的關(guān)心和使用的國(guó)家指導(dǎo)原則。材料制備按照計(jì)劃交換的離子類型，Linde5A型沸石止血?jiǎng)┡cNaCl、KC1、Ba(N03)2、Sr(N03)2、或AgN03的水溶液進(jìn)行離子交換。300gLinde5A型沸石止血?jiǎng)┙雔L0.1M的LiBr、NaCl、KC1、Ba(N03)2、Sr(N03)2、或AgN03水溶液中2個(gè)小時(shí)。Linde5A型沸石由Z-Medica,Inc.贈(zèng)與。傾析上層清液，用新制備的鹽溶液重復(fù)此過程三次。使用1L的去離子水沖洗離子交換產(chǎn)品三次，去除未締合的離子。在真空為3X10、tm下以5t7min的速度加熱到30(TC的真空烘箱的淺床上干燥離子交換產(chǎn)品。每種離子交換止血?jiǎng)┑慕?jīng)驗(yàn)式通過X射線光電子光譜法(XPS)測(cè)定。每種Linde5A型沸石的離子交換配方的經(jīng)驗(yàn)式都通過對(duì)從KmtosAxisUltmXPS分光計(jì)上采集的測(cè)量掃描值進(jìn)行積分來計(jì)算。所有的研究材料在分析之前都在60。C的真空下貯藏12小時(shí)。研碎的粉末被壓制成片附著于雙側(cè)銅帶上，并使用銅帶的另一側(cè)附著于樣品座上。圖15包含所有分析的止血?jiǎng)┑臒峤庵亓糠治龇ê筒钍緬呙枇繜岱ǖ那€圖。通過X射線粉末衍射(XRD)鑒別結(jié)晶相。X射線粉末衍射圖是通過使用單色CuKcc輻射的ScintagX2儀器采集得到的。樣品在衍射分析之前使用研缽和研棒磨碎。圖16包含每個(gè)止血?jiǎng)┑腦射線光電子光譜圖，用于計(jì)算經(jīng)驗(yàn)式。表面積通過BETN2吸附測(cè)定。每種材料的表面積分析是使用MicromeriticsTriStar3000來完成的。80-150mg的每種基于沸石的止血?jiǎng)┍环胖糜贐ET樣品管中，并通過流過20(TC的N2l2小時(shí)進(jìn)行干燥。使用BET模型計(jì)算表面積。圖17A-17F包含止血?jiǎng)┑腂ET表面積分析。掃描電子顯微鏡(SEM)使用FEIXL40SirionFEG顯微鏡獲得掃描電子顯微鏡圖像。樣品放置在鋁臺(tái)上，并使用Au/Pt合金進(jìn)行濺射。圖像在加速電壓范圍為2-5kV時(shí)采集。沸石粒子被浸入一小攤新鮮取得的人血中，所述人血通過微針穿刺指尖獲得。在成像之前，粒子使用磷酸鹽緩沖鹽水溶液洗滌以去除未完全地粘附的材料。熱解重量分析(TGA)和差示掃描量熱法(DSC)測(cè)定沸石水合熱的標(biāo)準(zhǔn)方法是測(cè)量水從水合沸石解吸產(chǎn)生的熱，并假定其是一個(gè)可逆的水合反應(yīng)(Drebushchak,V.A.J.7T^〃wa/J加/"^C"/on'we//7,58(1999)653)。離子交換沸石止血?jiǎng)┰谝粋€(gè)密閉容器中貯存了2個(gè)星期，懸吊在一個(gè)包含KBr飽和水溶液的平皿上，其保持相對(duì)濕度為80%。使用NetzchSTA409C定量測(cè)定與水從沸石解吸相關(guān)的熱量。10-15mg每種水合沸石被放置于帶有松弛附裝的鋁蓋的鋁坩堝中；一個(gè)空的鋁柑堝和蓋用作參比池。每一樣品以l(TC/min的速度從2(rC加熱到35(rC。通過熱解重量分析(TGA)分析水分流失而測(cè)定每種止血?jiǎng)┑乃先萘?，同時(shí)積分采集到的差示掃描量熱(DSC)曲線以獲得脫水反應(yīng)的總熱量(見圖15)。熱成像使用SantaBarbaraFocalPlane液氮冷卻的ImagIRLC攝影機(jī)進(jìn)行熱成像，直接測(cè)定使用止血?jiǎng)r(shí)的體外溫度增加。熱成像攝影機(jī)在2CTC到IO(TC范圍內(nèi)校準(zhǔn)。上述方法也可以用于體內(nèi)應(yīng)用。使用28Hz的幀速率拍攝試驗(yàn)。在攝像機(jī)上安裝了JanosTechnology的一種ISO25mmF/2.3MWIR聚焦透鏡。促使凝結(jié)形成的血栓彈性描記器(TEG)分析使用血栓彈性描記器Haemoscopemodel5000獲得暴露于待測(cè)試的止血材料的檸檬酸鈉(4%v/v)穩(wěn)定的羊血的體外凝結(jié)參數(shù)(血液從QuadFive:Ryegate,Montana處獲得)。在加入止血?jiǎng)┲埃?0pL的0.2MCaCl2水溶液被加入到340(aL穩(wěn)定的羊血中以補(bǔ)充被檸檬酸鹽螯合的Ca"離子和修復(fù)血液的凝結(jié)活性。在分析之前止血?jiǎng)┍桓稍锊⒈４嬖跉鍤夥罩小?0mg基于沸石的止血?jiǎng)┲苯蛹尤牒醒蜓哪獜椥悦栌浧鳍鄻悠繁?，并再供給(^2+離子。樣品杯依懸浮在旋轉(zhuǎn)的樣品中間的扭絲旋轉(zhuǎn)大約±5°。當(dāng)變硬的血塊拉到扭絲上時(shí)，作為時(shí)間函數(shù)的粘彈性凝結(jié)強(qiáng)度(切變模量(sheerelasticity))的變化就被監(jiān)測(cè)到(參見圖IO)。直到凝結(jié)強(qiáng)度的曲線圖分裂的時(shí)間被稱為R時(shí)間，代表開始檢測(cè)到凝結(jié)形成。在上升的曲線的切線和水平線之間的角度被稱為ot參數(shù)，a參數(shù)與凝固速度有關(guān)。粘度曲線分裂的最大幅度被稱為MA參數(shù)，代表最大凝結(jié)強(qiáng)度。獲自待測(cè)止血?jiǎng)┑囊幌盗心獜椥悦栌泤?shù)列表于下(見表3)。抗菌分析來自于編檔保存(-80°(:)的原種培養(yǎng)的綠膿桿菌？0201(UrsOschner,科羅拉多大學(xué))在Luria-Bertani(LB)瓊脂上30。C過夜培養(yǎng)。在檢査純度之后，將一個(gè)單獨(dú)的菌落分散于2mL無菌0.9。/。NaCl納濾(nanopure)的水溶液中。使用100jiL懸浮液制備涂布(LB瓊脂)平皿。待測(cè)材料的殺菌活性通過在涂布平板上沉積止血?jiǎng)┑念w粒和壓丸，并在3(TC培養(yǎng)平板24小時(shí)來評(píng)估。相對(duì)殺菌活性通過測(cè)量在小丸周圍沒有生長(zhǎng)的區(qū)域(廓清區(qū)域)來評(píng)價(jià)(見表4)。測(cè)量5個(gè)相同樣品在lcm的小丸周圍沒有生長(zhǎng)的區(qū)域的垂直和水平的尺寸，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行平均。豬體內(nèi)分析模型在馬里蘭州貝塞斯達(dá)的軍隊(duì)衛(wèi)生服務(wù)大學(xué)分析了離子交換止血?jiǎng)┑捏w內(nèi)效果。詳細(xì)描述將改良止血?jiǎng)┡R床應(yīng)用于一個(gè)致命性的豬腹股溝創(chuàng)傷的報(bào)告將發(fā)表在Ahuja等，/rrawm,2006中。由這些試驗(yàn)獲得的的豬存活率己在最近的軍隊(duì)醫(yī)學(xué)的研究會(huì)議上被討論(AlamHasanB.，沸石止血勇夂料戰(zhàn)場(chǎng)應(yīng)用(ZeoliteHemostaticDressing:BattlefieldUse)Wvawcec/7fec/mo/ogy^4，//caWow/orComi^Owwfl/(yCare(ATACCC);2005年8月15-17日；St.Petersburg,FL.;2005)。這些存活率包括在本文之中，以為體外體外凝血彈性描記器⑧分析和材料特征提供參考。在臨床豬試驗(yàn)之前進(jìn)行測(cè)試無機(jī)止血?jiǎng)┑捏w外凝血彈性描記方法，其包括使用可以認(rèn)為是體外血液動(dòng)力學(xué)的研究中最廣泛使用的羊血。通過確定與體內(nèi)豬存活率相關(guān)的重要的體外凝血彈性描記器⑧的凝結(jié)參數(shù)和材料性質(zhì)，應(yīng)能不用每個(gè)新配方都實(shí)施大規(guī)模地動(dòng)物試驗(yàn)而更好地預(yù)測(cè)下一代止血?jiǎng)┑男Ч??；诜惺闹寡獎(jiǎng)┑捏w內(nèi)效果的測(cè)試方法已在現(xiàn)有技術(shù)中描述過(AlamHB,KheirabadiBS,J7>awma2005;59(1):34-35;AlamHB等，Jrrawma2003;54(6):1077-1082)。簡(jiǎn)要地說，通過橫切大腿近側(cè)的軟組織(皮膚、四頭肌、閉殼肌)和完全分離在腹股溝韌帶下的股動(dòng)脈和靜脈，在麻醉的約克夏(Yorkshire)豬(40-55公斤)上產(chǎn)生一個(gè)致命性的腹股溝創(chuàng)傷。失血3分鐘之后，由醫(yī)師直接將離子交換止血?jiǎng)?yīng)用到出血傷口，并施加外壓。研究完全結(jié)束之前實(shí)施本試驗(yàn)的醫(yī)師不知道他們測(cè)試的是哪種止血?jiǎng)??；诜惺闹寡獎(jiǎng)┑慕M成和結(jié)構(gòu)QuikClot⑧的X射線衍射圖(圖6)證實(shí)主要的活性組分是通常被認(rèn)為是鈣-A的Linde5A型沸石。Si:Al的比例是l，和當(dāng)完全水合時(shí)經(jīng)驗(yàn)式通過X射線衍射、熱解重量分析和X射線光電子光譜法鑒別是Na0.5Ca5.75(SiO2)12(AlO2)1227H20(圖6,8,16)。帶陽(yáng)電荷的Ca"和Na+陽(yáng)離子存在于兩個(gè)內(nèi)部的多孔的柵中。大的稱為a柵，直徑為11.4A。小的稱為P柵，直徑為6.6A。(x柵的可吸附的分子能夠通過進(jìn)入的小孔孔徑的直徑為4A。這些孔徑的意義在于最有可能進(jìn)入沸石的多孔結(jié)晶主體(bulk)的血液成分是小的物質(zhì)，例如水和電解質(zhì)(例如Na+、Ca2+)。沸石對(duì)水的親和力很高，因此當(dāng)將沸石應(yīng)用于血液時(shí)會(huì)選擇性脫水血液，從而對(duì)血漿產(chǎn)生濃縮的效果。所述對(duì)水的親和力的結(jié)果是在水合時(shí)放出明顯的能量。QuikClot⑧做為直徑為大約600i^n的顆粒包裝。這些顆粒由結(jié)晶組分和無定形粘合劑組成。沸石LTA-5A的接觸血液前后的掃描電子顯微照片(圖7)表明血細(xì)胞附著于止血?jiǎng)┎⒈幻撍?，?dǎo)致細(xì)胞形態(tài)學(xué)的改變。還值得注意的是，沸石結(jié)晶的尺寸與血細(xì)胞處于同一級(jí)數(shù)，分別是l一2pm禾卩5pm。水合熱本研究的主要目的是確定在對(duì)傷口愈合的性質(zhì)沒有不利影響的情況下減少止血?jiǎng)┯盟幃a(chǎn)生的過量熱的策略。通過TGA和DSC分析減弱止血?jiǎng)┑乃蠠岬膬蓚€(gè)方法1)離子交換和2)預(yù)先水合。TGA用于測(cè)量作為溫度函數(shù)的飽和沸石中的水質(zhì)量損失，DSC用于定量測(cè)定與此方法相關(guān)的熱量。通過積分DSC響應(yīng)值來計(jì)算每種止血?jiǎng)┑目赡娴乃蠠?。原始的止血?jiǎng)┠軌蛭瞻粗亓坑?jì)接近于20%的水和每克沸石水合時(shí)釋放680焦耳的能量。在用Ag+離子交換原始止血?jiǎng)┲械腃^+和Na+離子之后(Ag3.26Ca4.3Q(Si02)12(A102)12.xH20)，加入了銀的沸石吸收12重量％的水和釋放420J/g沸石。當(dāng)原始的止血?jiǎng)┡cAg+離子進(jìn)行了離子交換時(shí)，DSC曲線最低點(diǎn)位移到較低的溫度，表明與C^+離子存在于原始止血?jiǎng)┡浞奖容^，吸附的水分子和銀離子改良沸石之間的吸引能量降低了(圖8)。除Ag+離子交換配方之外,制備了一系列的堿金屬和堿土金屬離子交換配方。每個(gè)配方的經(jīng)驗(yàn)式、水合容量和水合熱都列在下面(表l，見圖15的每種離子交換止血?jiǎng)┑腡GA和DSC圖)。類似于庫(kù)侖定律(E吸引力oc(Q,*Q2)/r，其中Q是電荷的數(shù)量，r是相互作用的距離)，在極性水分子和單價(jià)離子之間的吸引能量往往比同樣大小的二價(jià)離子低，而且較大的陽(yáng)離子也往往低于相同化合價(jià)的較小離子。盡管沸石LTA-5A對(duì)每種離子的不同的選擇性限制了離子負(fù)荷量，但是原始止血?jiǎng)┲幸徊糠諧^+離子被Na+、K+、Sr2+、Ba2+、或Ag+離子置換仍導(dǎo)致水合熱減少。表l:沸石LTA的一系列離子交換配方的水合容量。/。W)和水合熱(J/g)<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>第二個(gè)策略，除離子交換之外，在醫(yī)學(xué)使用之前預(yù)先水合止血?jiǎng)┮詼p少原始止血?jiǎng)┑乃蠠帷Ｔ诜惺系臅r(shí)候產(chǎn)生的熱量大部分是在再水合開始時(shí)，當(dāng)初始的吸附點(diǎn)飽和時(shí)，水合熱隨著吸附水的增加而不斷地減少。因此止血?jiǎng)┑?最熱"的吸附點(diǎn)是與水結(jié)合的最初的位點(diǎn)。通過預(yù)先水合原始的沸石LTA-5A1重量％，有可能減少大約2/5的產(chǎn)生的總熱量(表2)。通過預(yù)先水合銀離子交換的止血?jiǎng)?%，產(chǎn)生的總熱量能夠減少1/2。雖然這種降低熱量的策略已經(jīng)被確定和定量，但是預(yù)先水合的沸石的凝結(jié)性質(zhì)還沒有在本報(bào)告中論述。預(yù)先水合的策略僅僅用于強(qiáng)度同樣達(dá)到減少水合熱的替換方法。表2:應(yīng)用是否預(yù)先水合的止血?jiǎng)┊a(chǎn)生(計(jì)算)的總熱量(J/g)樣品△H水合0%預(yù)先水合△H水合1%預(yù)先水合AH水合3%預(yù)先水合沸石LTA-5A680J/g415J/g253J/g銀交換沸石LTA-5A420J/g212J/gUlJ/g熱成像DSC對(duì)于定量脫水沸石水合釋放的熱量(即Q)是必需的，但是單單這一種測(cè)量方法還不足以預(yù)測(cè)止血?jiǎng)?yīng)用于出血傷口所加熱到的實(shí)際溫度。與熱量流動(dòng)相關(guān)的物質(zhì)溫度改變是AT^Q/(m-Cp)，其中AT是溫度的變化，Q是熱量，m是物質(zhì)的質(zhì)量，Cp是物質(zhì)的熱容。熱成像能夠動(dòng)態(tài)地監(jiān)察體外升溫，該升溫是吸水量、吸收率和傷口幾何形狀的函數(shù)。熱成像是一種不會(huì)引入可能影響熱響應(yīng)的外來雜物、獲得水合止血?jiǎng)┑臒醾鞑ズ妥罱K溫度的3維圖像的非侵入方法。這種方法可以精確地測(cè)量無法使用溫度計(jì)提供材料的熱容量和溫度的快速變化的小規(guī)模實(shí)驗(yàn)的溫度。在將5g沸石止血?jiǎng)┳⑷牒?ml水的盤子中時(shí)記錄每個(gè)影像。從熱成像影像中選擇的當(dāng)將干燥沸石注入到含有水的容器中的幀證明了能夠達(dá)到的溫度范圍(圖9)。這個(gè)方法還可以直接地用于體內(nèi)監(jiān)測(cè)血栓形成和血栓溶解的熱量效果。沸石對(duì)水的親合力是非常大的以至于止血?jiǎng)┎牧显诮佑|下方的含水的碟之前，向下劃過空氣時(shí)就通過吸附空氣中的水而被加熱。在完全水合之后，原始的止血?jiǎng)┡浞奖患訜岬?5。C，而銀交換配方被加熱到38。C。銀離子交換止血?jiǎng)┑募訜釡囟雀哂谌梭w(37°C)不多,然而原始的止血?jiǎng)┌赐瑯拥姆绞绞褂每赡軙?huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的生物組織燒傷。促使血栓形成的血栓彈性描記器(TEG)分析凝血彈性描記器⑧是測(cè)量止血材料促使血栓形成效果的標(biāo)準(zhǔn)方法，能定量凝血幵始時(shí)間R(min)、凝固速度a(。)和最大凝結(jié)強(qiáng)度(MA)(mm)。添加0.2M的CaCl2(/JO溶液至羊血中，用于補(bǔ)充與擰檬酸穩(wěn)定分子螯合的C^+離子之后立刻加入沸石止血?jiǎng)?。凝血彈性描記器⑧?shù)據(jù)和列出的基于沸石的止血?jiǎng)┑哪Y(jié)參數(shù)列在下面(圖10、表3)。不加入任何無機(jī)試劑，羊血開始凝結(jié)的時(shí)間平均是R-10.9min,a參數(shù)為50.2。。與單獨(dú)的羊血相比，所有的沸石止血?jiǎng)┒荚诟痰臅r(shí)間內(nèi)開始凝血，R《2.2min和具有增加的凝固速度ot》52。。在止血?jiǎng)┓艧岷痛偈鼓乃俣戎g有一個(gè)明確的關(guān)系(圖11)。加入了止血?jiǎng)┖髮?duì)最終的凝結(jié)強(qiáng)度MA沒有顯著的影響。表3:體外凝血彈性描記器⑧測(cè)定的凝結(jié)參數(shù)。列出了平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。也列出了離子交換沸石LTA-5A的豬的存活率。<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>通過鑒別決定性的體外參數(shù)預(yù)測(cè)體內(nèi)存活率分析離子交換配方的體內(nèi)存活率。在這些試驗(yàn)中，完全切斷和豬的腹股溝韌帶水平的股動(dòng)脈和靜脈來模擬一個(gè)普通的致命性的戰(zhàn)場(chǎng)創(chuàng)傷。在流血3分鐘后使用基于沸石的止血?jiǎng)﹣砜刂剖軅麆?dòng)物的出血。觀察到沸石LTA-5A的銀交換配方和鋇交換配方能產(chǎn)生最高的存活率，其中75%(8只里的6只)動(dòng)物存活。鈉交換配方的結(jié)果是外傷性創(chuàng)傷的豬超過半數(shù)存活，57%(7只里的4只)。鍶交換和鉀交換的配方導(dǎo)致最低的存活率，在股動(dòng)脈創(chuàng)傷后所有的豬均死亡了(2只里的0只存活)。雖然與單獨(dú)的羊血相比，體內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試的所有離子交換止血?jiǎng)┍憩F(xiàn)了促進(jìn)體外凝結(jié)的特征，但是僅有具有體外平均凝結(jié)誘導(dǎo)時(shí)間R《1.8的藥劑與75%豬存活率相互關(guān)聯(lián)(圖12)。在止血?jiǎng)┑谋砻娣e和豬的存活率之間也有正向的關(guān)系。具有》634mVg表面積的藥劑與75。/。豬存活率相互關(guān)聯(lián)(圖13)?？咕钚砸砸粋€(gè)常見的條件性病原微生物革蘭氏陰性致病菌綠膿桿菌為參照，測(cè)試了沸石LTA-5A和離子交換配方的抗菌活性。僅有銀交換配方展現(xiàn)了明顯的抗菌活性，證據(jù)是在銀離子交換型沸石顆粒周圍出現(xiàn)的細(xì)菌生物膜被廓清的區(qū)域(圖14)。在24小時(shí)的培養(yǎng)之后觀察到?jīng)]有細(xì)菌生長(zhǎng)的區(qū)域的平均直徑是1.45cm(表4)。相對(duì)于lcm的止血?jiǎng)和?沒有細(xì)菌生長(zhǎng)的區(qū)域的幾何表面積大于小丸表面積的倍數(shù)是2.2。加入了銀材料的廓清區(qū)域隨著時(shí)間推移而仍保留，證明極少量的釋放的銀離子是真正的殺菌而不是簡(jiǎn)單地延緩細(xì)菌繁殖。除銀交換配方外，原始的止血?jiǎng)┖退衅渌碾x子交換配方既不具有殺菌性也不抑制細(xì)菌綠膿桿菌，在小丸的上面和下面都觀察到了細(xì)菌生物膜的生長(zhǎng)。表4:在止血?jiǎng)和柚車鷽]有綠膿桿菌生長(zhǎng)的區(qū)域。<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>沸石止血?jiǎng)┐偈沟哪诜惺闹寡獎(jiǎng)┦禽p的高表面積的材料，它能用于各種外傷性的創(chuàng)傷，在獲得更加高級(jí)的護(hù)理?xiàng)l件之前用來控制出血和使受害者安全。由基于沸石的止血?jiǎng)┱T導(dǎo)的加速的凝血響應(yīng)是由多種因素導(dǎo)致的，包括血漿代謝物濃縮、血液凝固級(jí)聯(lián)反應(yīng)的接觸激活作用和傷害組織的熱升溫。沸石能夠吸收大量的水(按重量計(jì)20%)，這能夠濃縮出血血液中的血漿代謝物。沸石的極性鋁硅酸鹽骨架結(jié)構(gòu)是一個(gè)用于激活凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)的固有途徑的理想表面。血液學(xué)的研究人員對(duì)這個(gè)現(xiàn)象非常熟悉，認(rèn)為是"玻璃效應(yīng)"，即與低極性得塑料樣表面相比在極性玻璃樣表面的血液往往凝結(jié)得更快。目前的理解是，極性表面參與到凝結(jié)因子XII和XI以及前激肽釋放酶和輔助因子HWK-激肽原和C^+離子的自催化的激活中?；诜惺闹寡?jiǎng)┏蔀橛脕硖幚硗鈧缘膭?chuàng)傷的新例子，部分是由于它們能夠促進(jìn)接觸激活作用的能力。因?yàn)榉惺卺t(yī)學(xué)應(yīng)用時(shí)具有最小的生物吸收，能傳遞和吸附生理活性離子，并能夠調(diào)節(jié)熱升溫和局部的生物組織脫水作用，因此它們是理想的設(shè)計(jì)止血?jiǎng)┑牟牧掀脚_(tái)。雖然原始的止血?jiǎng)┽尫诺倪^量熱量往往燒傷健康組織，但在血栓形成速度和沸石止血?jiǎng)┑姆艧嶂g還是有一定的關(guān)系(圖ll)。最近的研究也認(rèn)為凝固速率與溫度、濃縮物和局部電解質(zhì)情況有關(guān)(WolbergAS等，J7>flwma2004;56(6):1221-1228)。把傷口加熱到一定的程度應(yīng)能促進(jìn)凝結(jié)的形成，然而，加熱到燒傷組織的程度是不必要的。因?yàn)榉惺?主-客"特性允許精確的調(diào)節(jié)它們的化學(xué)、物理和熱力學(xué)性質(zhì)(HdfferichF.，/而五xc/m"ge.紐約，McGraw-HillBook公司；1962)，可將這些材料配制用于各種傷口愈合情況?？烧{(diào)的熱反應(yīng)基于沸石的材料的主-客特性允許在應(yīng)用熱量和水合容量之間進(jìn)行可調(diào)的響應(yīng)。本報(bào)告集中在兩個(gè)用于減少原始沸石止血?jiǎng)崃酷尫诺牟呗裕x子交換和預(yù)先水合。通過選擇合適的陽(yáng)離子與原始材料進(jìn)行離子交換，可以使完全干燥沸石的水合溫度在38x:和io(rc之間(圖9)。在銀離子和水之間的相互作用不如c^+有利，證據(jù)是與原始配方相比銀交換止血?jiǎng)┑腄SC曲線最低點(diǎn)位移到較低的溫度。使用其它的離子交換進(jìn)一步降低水合熱是可能的，然而，包含在本報(bào)告中的配方是在體外試驗(yàn)中能最快開始血液凝固的配方。未包括在本研究中的某些沸石LTA-5A的離子交換配方能夠從傷口吸附鈣離子,不管其有多小的水合熱這都不利于快速形成凝結(jié)。因?yàn)樗袭a(chǎn)生的熱量作為吸收水量的函數(shù)而減少，就可能通過小心的預(yù)先水合止血?jiǎng)┒M(jìn)一步減少產(chǎn)生的總熱量。例如，我們的結(jié)果表明通過預(yù)先水合銀交換沸石1%，淬滅初始吸附位點(diǎn)，使得產(chǎn)生的總熱量減少1/2(表2)。通過預(yù)先水合樣品，可容易獲得接近于人體的溫度。體外凝結(jié)誘導(dǎo)時(shí)間R、止血?jiǎng)┑谋砻娣e和體內(nèi)止血效果在人體上測(cè)試止血?jiǎng)┲埃仨氝M(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膭?dòng)物試驗(yàn)方案以確保病人在醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)研究中不會(huì)受到不必要的傷害。動(dòng)物試驗(yàn)非常昂貴的，更不必提及為關(guān)心動(dòng)物試驗(yàn)前、試驗(yàn)中和試驗(yàn)后的醫(yī)學(xué)專業(yè)人員花費(fèi)的時(shí)間?；谄渌蠒r(shí)具有減少的熱反應(yīng)的能力以及相對(duì)于單獨(dú)的羊血具有加快的體外凝結(jié)響應(yīng)而選出送去USUHS進(jìn)行臨床試驗(yàn)的材料。在豬試驗(yàn)上分析的所有減少了水合熱的配方都符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，但是它們的體內(nèi)效果不是僅僅由體外結(jié)果代表。通過確定能夠預(yù)測(cè)體內(nèi)止血有效性的最關(guān)鍵的體外凝結(jié)參數(shù)，有可能更好地選出用于臨床的下一代止血?jiǎng)＿@將可能減少開發(fā)改進(jìn)的止血?jiǎng)┎牧隙M(jìn)行的動(dòng)物試驗(yàn)的總需求。為了穩(wěn)定一個(gè)具有生命威脅的出血的病人的病情，重要的是盡快開始形成血塊。在通過凝血彈性描記器⑧測(cè)得的凝結(jié)形成開始時(shí)間和豬的存活率之間存在明顯的相關(guān)性。平均體外凝結(jié)誘導(dǎo)時(shí)間11=1.8min或更短與破壞股動(dòng)脈的豬的75%存活有關(guān)聯(lián)(圖12)。平均R參數(shù)大于2.1分鐘與更多的豬死亡有關(guān)聯(lián)。通過TEG測(cè)量的短的開始時(shí)間將是任何新設(shè)計(jì)的止血?jiǎng)┰谶M(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)之前的一個(gè)首先考慮的因素。近期的研究表明凝結(jié)反應(yīng)進(jìn)行的有效表面積是非常重要的(HoffmanM.JrAram677zram幻/"2003;16(1-2):17-20)。主要的蛋白質(zhì)、碳水化合物、磷脂和離子復(fù)合物，包括"tenase"復(fù)合物和凝血酶，需要不同的催化表面(即血小板單元的表面)以激活血栓形成。在沸石止血?jiǎng)┑谋砻娣e和豬的存活率之間有正的相關(guān)性(圖13)。具有最高豬存活率的止血?jiǎng)┿y交換LTA-5A和鋇交換LTA-5A也具有最大的表面積，分別是723mVg和634m2/g。表面積小于457m:g的止血?jiǎng)?dǎo)致很多豬死亡。因?yàn)榉惺男】卓讖捷^小(4A),對(duì)細(xì)胞和大生物分子僅有的可相互作用的有效表面區(qū)域是顆粒外周的表面。在內(nèi)部的多孔結(jié)構(gòu)的大范圍的表面積將影響水合的速度，水合容量和離子移動(dòng)性。因此可合理地得出帶有大的內(nèi)表面積的止血?jiǎng)┻m合作為快速凝結(jié)劑的結(jié)論?？咕钚詽舛葹槭畠|分之幾的銀離子己知對(duì)革蘭氏陽(yáng)性和革蘭氏陰性細(xì)菌都具有抗菌活性。帶有銀離子的離子交換LTA沸石的非常好的結(jié)果是減少水合熱的同時(shí)提供抗菌活性。在LB瓊脂實(shí)驗(yàn)中證明了銀交換配方對(duì)綠膿桿菌的抗菌活性。在24個(gè)小時(shí)內(nèi)保持了一個(gè)大約是止血?jiǎng)┏叽鐑杀兜臎]有生長(zhǎng)的區(qū)域。由于容易摻入醫(yī)學(xué)材料中，這種抗菌技術(shù)應(yīng)得到普遍的應(yīng)用。盡管由于水合放熱有潛在的損傷組織的副作用，基于沸石的止血?jiǎng)┰诂F(xiàn)實(shí)世界中治療危及生命的出血仍表現(xiàn)了高存活率。兩個(gè)策略，l)離子交換和2)預(yù)先水合，己經(jīng)確定用于減少所述止血?jiǎng)┯盟帟r(shí)釋放的熱。已經(jīng)制備了原始止血?jiǎng)┑奈宸N不同的離子配方，并描述了它們的材料、熱量和體外凝結(jié)特征。體外血液凝固參數(shù)已經(jīng)與體內(nèi)止血效果建立了聯(lián)系，以確定用于預(yù)測(cè)止血有效性的最重要的參數(shù)。本報(bào)告包括無機(jī)材料促使血塊形成的第一個(gè)TEG⑧分析。凝結(jié)誘導(dǎo)時(shí)間R和止血?jiǎng)┑谋砻娣e是影響止血有效性的重要參數(shù)。在接觸激活凝血速率和止血?jiǎng)┽尫诺臒崃恐g也存在正的關(guān)系。這種趨勢(shì)將改善選擇下一代止血?jiǎng)┑姆椒?，和因此減少不必要涉及試驗(yàn)的動(dòng)物和相應(yīng)的勞動(dòng)和資金。還描述和證實(shí)了一種用于在止血原料中結(jié)合入抗菌活性的方法，即抗革蘭氏陰性綠膿桿菌的沸石LTA-5A的銀交換配方。實(shí)施例4:氧化物止血活性在本實(shí)施例中，通過凝血彈性描記器⑧評(píng)價(jià)具有可調(diào)節(jié)的體外止血活性的高表面積生物活性玻璃(BG)，所述的凝血彈性描記器⑧是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的用于定量血液在血栓形成和纖維蛋白溶解過程中的粘彈性變化的醫(yī)療設(shè)備。記載了與BG有關(guān)的止血趨勢(shì)、和一種新的球形BG的制備、以及類似的含有硅和鈣的氧化物，并且描述了與Si:Ca比、Ca2+可獲得性和配合環(huán)境、孔隙率、AH^和表面積。本報(bào)告提供了一個(gè)已經(jīng)作為很好的傷口愈合介質(zhì)的材料的新的止血用途。血液的接觸激活作用通常被稱為"玻璃效應(yīng)"，極性表面通過此過程激活血液凝固級(jí)聯(lián)反應(yīng)的固有途徑，這種作用也是觀察到的血液往往在玻璃表面比在塑料表面凝結(jié)得更牢固的根本原理。凝結(jié)因子XII、XI、前激肽釋放酶和高分子量激肽原的自催化激活起源于血液暴露于一個(gè)外在的極性表面，自催化激活再依次激活許多負(fù)責(zé)凝血酶和血纖蛋白聚合的結(jié)合(association)的反饋機(jī)帝U。用于固定表面依賴性凝結(jié)反應(yīng)的參與物和Ca2+離子的表面區(qū)域?qū)ι鲜龌瘜W(xué)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)是必要的，所述的表面依賴凝結(jié)反應(yīng)的參與物和Ca2+離子是促進(jìn)定向蛋白裝配和血纖蛋白生成酶(例如tenase復(fù)合物)的輔助因子。由Hench和其合作者在70年代后期開發(fā)的用于骨修復(fù)的BG是一種通式為Si02-CaO-P205-MO(M=Na、Mg等)的復(fù)合材料(Hench，L丄.，JJM.Ceram.Soc.1998,81,1705)。我們確定BG是一種理想的無機(jī)止血?jiǎng)驗(yàn)锽G在水合過程中釋放C^+離子，并且由不溶的核心組成，能夠?yàn)檠ㄐ纬商峁┯行У闹?。我們己制備了一種新的高表面積的多孔BG，并且證明將其浸泡于模擬體液時(shí)能促進(jìn)體外磷灰石發(fā)育。我們擴(kuò)展了溶膠-凝膠合成制備方法，使其包括在管式爐中400。C噴霧熱解，以制備新型的球形BG。生物活性玻璃止血?jiǎng)┑暮铣啥嗫椎纳锘钚圆Ａе寡獎(jiǎng)┩ㄟ^溶膠-凝膠蒸發(fā)促使的自動(dòng)裝配方法制備，該方法使用四乙基原硅酸酯、Ca(N03)2和磷酸三乙酯做為無機(jī)前體和三嵌段共聚物聚(環(huán)氧乙垸)-聚(環(huán)氧丙垸)-聚(環(huán)氧乙垸)(PluronicP123,EO20PO70EO20)作為結(jié)構(gòu)指導(dǎo)介質(zhì)。合成無孔的生物活性玻璃包括同樣的合成方法但不摻入P123。首先制備P123的20。/。w/w的乙醇溶液。制備含15%水、5%HC1、40%無機(jī)前體和40%w/w乙醇的單獨(dú)的溶液。所有的生物活性玻璃材料的磷相對(duì)于硅和鈣的摩爾分?jǐn)?shù)保持在4%。前體溶膠與共聚物溶液按l:l的比例混合在皮氏培養(yǎng)皿中，并在6(TC干燥8h，使無機(jī)前體交聯(lián)。為制備無孔的生物活性玻璃,使用純乙醇替換P123的20。/。w/w乙醇溶液。產(chǎn)品在空氣中550。C焙燒4h用于除去嵌段共聚球形生物活性玻璃通過將如上所述的溶膠-凝膠溶液噴霧入一個(gè)加熱到40(TC的水平管式爐中而制備。所述的焙燒球形生物活性玻璃被收集在設(shè)置在水平管式爐終端的收集阱中的濾紙上。噴霧熱解裝置的概略顯示如下。X射線光電子光譜使用KratosAxisUltraX射線光電子分光計(jì)測(cè)定在氧化物止血?jiǎng)┑慕?jīng)驗(yàn)式、Si:Ca的比例和Ca2p電子束結(jié)合能(electronbindingenergy)。所有的材料在分析之前都在真空6(TC下貯藏12小時(shí)。將研碎的粉末壓制成片，附著于雙側(cè)銅帶上，并附著于樣品座上。光譜參照285eV的CIs峰。血塊形成的凝血彈性描記⑧分析使用凝血彈性描記器⑧HaemoscopeModel5000分析BG止血?jiǎng)┑捏w外止血活性，方法為把20mg的干燥止血?jiǎng)?在真空下加熱到100。C并保存在氬手套箱中)加入到裝有34(^L4。/。v/v檸檬酸鹽穩(wěn)定羊血(血液購(gòu)自QuadFiveofRyegate，MT)禾口20(iL0.2MCaCl2(水溶液)的聚乙烯樣品杯中。將20pL0.2M的CaCl2水溶液加入到穩(wěn)定的血液中以補(bǔ)充被檸檬酸鹽螯合的(^2+離子，所述的檸檬酸是加入到藏血中防止凝血的。血液貯存在8。C。凝血彈性描記器⑧的樣品杯沿著一條垂直的懸浮在樣品杯中的扭絲<table>tableseeoriginaldocumentpage33</column></row><table>表6:凝血彈性描記器⑧測(cè)定的氧化物止血?jiǎng)┑哪Y(jié)性質(zhì)。<table>tableseeoriginaldocumentpage34</column></row><table>熱解重量分析(TGA)和差示掃描量熱法(DSC)測(cè)定多孔氧化物的水合熱的標(biāo)準(zhǔn)方法是測(cè)定水從水合氧化物的解吸產(chǎn)生的熱，并假定其是一個(gè)可逆的水合反應(yīng)。止血?jiǎng)┰谝粋€(gè)密閉容器中貯存2個(gè)星期，懸吊在一個(gè)包含KBr飽和水溶液的皮氏培養(yǎng)皿上，其保持相對(duì)濕度為80%。使用NetzcheSTA409C定量測(cè)量與水從止血?jiǎng)┙馕嚓P(guān)的熱量。10-15mg每種水合止血?jiǎng)┍环胖糜趲в兴沙诟街匿X蓋的鋁坩堝中；一個(gè)空的鋁坩堝和蓋用作參比池。每一樣品以l(rC/min.的速度從2(TC加熱到35(TC。通過分析水分流失的熱解重量分析(TGA)測(cè)定每種止血?jiǎng)┑乃先萘?同時(shí)積分采集到的差示掃描量熱(DSC)曲線以獲得脫水反應(yīng)的總表7:選擇的止血?jiǎng)┑乃先萘亢虯H,w(計(jì)算)<table>tableseeoriginaldocumentpage35</column></row><table>BET法表面積分析在MicromeriticsTristar3000上進(jìn)行BET氮吸附-解吸等溫線和孔徑分布的測(cè)量。在BET分析之前樣品在流動(dòng)的N2下在200。C干燥12小時(shí)。TEM樣品制備球形的BG被粉碎并分散在異丙醇中。將一滴上述渾濁的溶液沉積到一個(gè)帶狀的碳TEM格子中。樣品在FEITechnaiG2Sphera中在200kv加速電壓下成像。表8:BG的BET法表面積分析<table>tableseeoriginaldocumentpage35</column></row><table>凝血彈性描記器⑧是一個(gè)通過監(jiān)視凝結(jié)過程中作為時(shí)間的函數(shù)血液茅占彈性的變化來評(píng)價(jià)血液病癥的儀器(HaemoscopeCorporation,Niles，IL)。裝有血液和止血?jiǎng)┑木垡蚁┍瓏@一個(gè)扭絲旋轉(zhuǎn)士5。。雙模對(duì)稱(bimodally-symmetric)的粘彈性曲線圖的振幅達(dá)到2mm的時(shí)間稱為R(min),代表開始檢測(cè)到凝結(jié)形成。在曲線的切線和水平線之間的角度稱為oi(。),與凝固速度有關(guān)。曲線的最大分離稱為MA，代表最大凝結(jié)強(qiáng)度(dyn/cm2)。材料研究的代表性凝血彈性描記器⑧曲線圖的覆蓋圖顯示如下(圖18)。凝結(jié)檢測(cè)時(shí)間R隨BG中的Si:Ca比例升高而減少(圖19)。在研究范圍內(nèi)當(dāng)Si:Ca比例加倍時(shí)R減少了2倍。BG能夠起到為血栓形成提供表面區(qū)域和Ca"離子供給的雙重作用。因此將有一個(gè)Si02和C+離子的最適比率產(chǎn)生最快的止血響應(yīng)，其中Si02和C^+離子是整個(gè)凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)的輔助因子。BG誘發(fā)的凝固速率a隨Si:Ca比例的增加而增加，并在達(dá)到最小的R時(shí)間的Si:Ca比例處達(dá)到最大(Si:Ca(Rminamax)2.5)。雖然在最終凝結(jié)強(qiáng)度和BG中的Si:Ca的比例之間沒有關(guān)系，但是BG誘發(fā)的全部血液凝結(jié)比自然的凝結(jié)更強(qiáng)(MAbg》62和MA天然=58dyn/cm2)。復(fù)合氧化物止血?jiǎng)┑暮侠碓O(shè)計(jì)需要對(duì)每種氧化物成分單獨(dú)的和共同的血栓形成效果進(jìn)行了解。為了這個(gè)目的，我們分析了多孔Si02(SBA-15;ZhaoD.等，丄^m.C/zew.Soc.1998,129,6024)和做為BG的模型組分的CaO，和無孔的Si02玻璃珠(Polyscience,Inc.Cat#07666)、CaC03、和作為相關(guān)的Si02禾卩Ca氧化物的羥磷灰石(Ca1()(OH)2P04)6SigmaCat#289396)的體外止血活性。除羥磷灰石外,所述氧化物均在骨中含有，每種氧化物被證明隨著向血液中添加更多的材料而產(chǎn)生減少的R時(shí)間(圖20A)。與向血液添加羥磷灰石有關(guān)的凝血速率a和凝結(jié)強(qiáng)度MA下降也它具有抗血栓形成的性能的證明。雖然有幾篇基于有機(jī)材料的抗凝血?jiǎng)┑膱?bào)道，但羥磷灰石仍代表一種獨(dú)特的延遲凝血的無機(jī)氧化物。盡管凝結(jié)開始時(shí)間減少，隨著更多SBA-15混合到血液中凝結(jié)速度和最終凝結(jié)強(qiáng)度均減弱。雖然SBA-15是一種接觸活化劑，但由于它的羥基化表面和通過脫水作用濃縮血液的能力，，它看起來禁止凝結(jié)形成的擴(kuò)大。當(dāng)濃縮的血液附近沒有足夠的C^+時(shí)這種濃縮效果可能對(duì)凝結(jié)擴(kuò)大是不利的。隨著加入更多的能夠提供活化的羥基化表面而不使血液脫水的玻璃珠，除產(chǎn)生減少的R之外，這些玻璃珠還產(chǎn)生加速的OC和增加的MA。多孔BG的脫水作用和血液濃縮作用不會(huì)不利于凝結(jié)擴(kuò)大，這是因?yàn)镃a"離子就存在在濃縮的血液的附近。我們發(fā)現(xiàn)在多孔材料中包含C^+離子源有益于快速的凝結(jié)形成，和C^+離子是一種輔助因子，通過在兩個(gè)帶負(fù)電荷的殘基(例如細(xì)胞表面和凝結(jié)因子)之間充當(dāng)離子橋而在凝固酶在細(xì)胞表面的固定和定位過程中起到了重要的作用。在血栓形成和纖維蛋白溶解過程中當(dāng)凝血因子XIII通過帶負(fù)電荷的糖基化殘基交聯(lián)到血纖蛋白時(shí)它們被消耗掉。因此有理由認(rèn)為，由CaO和CaC03兩者引起的更快的凝固速度和更強(qiáng)的凝結(jié)應(yīng)當(dāng)部分歸功于這些制劑向血液提供鈣的能力。CaO在血液(pH=7.4)中的溶解性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CaC03,并且更大的Ca^離子的總釋放量可以認(rèn)為是在本報(bào)告中CaO誘導(dǎo)的凝結(jié)比任意其它氧化物引起的凝結(jié)強(qiáng)》30%的原因(MAcao二92，MA其它測(cè)試的戮化物止血?jiǎng)?6)。CaO和CaC03之間的溶解度差異對(duì)于凝固速度似乎可以忽略。包含在止血?jiǎng)╊w粒中的不溶的鈣能夠與血液成分相互作用(Jalilehvand,F.等,丄Soc.2001,123，43l);高分辨率X射線光電子光譜分析證明具有更大止血活性的材料有更低的Ca2p電子束結(jié)合能。羥磷灰石的Ca2p3,2(349eV)超過BG、CaO、或CaC03(347eV)2eV，與之前的研究一致(Perez-Pariente，J.等，C7zem.Ma&r2000,12,750;Koper,O.等，C/wm.1997,9,2468)。雖然Ca環(huán)境的作用是用于骨產(chǎn)生氧化物(Lu,H.B.等，J腦/.CAem.2000,72,2886)，但是在相關(guān)的止血趨勢(shì)中不是這樣的。我們己經(jīng)觀察到結(jié)合表面激活和調(diào)控局部電解質(zhì)，通過濃縮血液和局部溫?zé)嶂車M織(與多孔氧化物相同的放熱AH^)，多孔無機(jī)止血?jiǎng)?duì)血液凝固具有多種加速作用。雖然美國(guó)軍隊(duì)使用的原始的多孔沸石止血?jiǎng)┦且环N有效的救生醫(yī)療衛(wèi)生器材,但是產(chǎn)生的過量熱量仍會(huì)引起人們努力去鑒定應(yīng)用安全并且有效的新材料?；诜惺闹寡?jiǎng)┧厢尫艧崃客ǔ８哌_(dá)700J/g，吸收20^w/w水，和具有高達(dá)700mVg的表面積。多孔和無孔的BG水合釋放熱量高達(dá)400J/g，吸收15。/^w/w水,和具有高達(dá)400mVg的表面積。與基于沸石止血?jiǎng)┫啾?，BG止血?jiǎng)┑妮^低的AH^能夠使出血血液局部脫水而不產(chǎn)生會(huì)燒傷病人和抑制止血?jiǎng)┖侠響?yīng)用的量過熱研究粒子形態(tài)獲得的初步結(jié)果表明，大小和形狀是關(guān)鍵的凝結(jié)參數(shù)。通過噴霧焙燒BG前體溶膠-凝膠,能制得球形的BG(直徑=300nm,孔徑大小-5nm)(圖20B)。給定類似的Si:Ca比,球形BG與不規(guī)則的BG相比證明減少的R時(shí)間和加快的凝結(jié)速度。雖然BG和沸石止血?jiǎng)﹥烧叨季哂懈弑砻娣e，但小孔孔徑(分別為5nm，4A)限制了較大的生物學(xué)介質(zhì)只能在顆粒的最外層表面相互作用。與不規(guī)則的BG相比，球形BG為血液提供了更多的這類有效表面。研究還在繼續(xù)，進(jìn)一步探索增加表面和容積之比的止血效果以及表面糙度和電荷的作用。實(shí)施例5:通過離子交換和固態(tài)混合制備的加入了銀的沸石LT5A的抗菌活性本實(shí)施例比較了不同配方的加入了銀的沸石的抗菌活性。在方法1中，QuikClot(Linde5A型沸石)與10種不同濃度的AgN03(水溶液)進(jìn)行離子交換。在方法2中，AgN03:QuikClot⑧的固態(tài)混合物通過混合AgN03禾QQuikClot⑧制成，配比是10%wZwAgN03、1%w/wAgNO3、0.02%w/wAgN03,0.01%w/wAgNO3。所有的材料均通過研缽和研棒磨碎，在每厘米6噸的壓力下壓成小丸。樣品在真空條件下加熱到25(TC干燥和殺菌。經(jīng)驗(yàn)式通過X射線光電子光譜(XPS)檢測(cè)。表9:制備的加入了銀的沸石A的XPS特征<table>tableseeoriginaldocumentpage39</column></row><table>放置和監(jiān)察在接種綠膿桿菌后馬上把小丸、小球和粉末放置在LB瓊脂上。在生長(zhǎng)的24、48和72小時(shí)進(jìn)行數(shù)字?jǐn)z影。結(jié)果歸納在圖29和圖30，分別涉及離子交換和固態(tài)混合。配方檢測(cè)(按添加Ag量的成本遞減的順序)Ag6Ca3(Si02)12(Al02)l227H20分子量2655.417g/molAg二5.8原子0/。3.5盎司包裝的QuikClot⑧離子交換在不減少24小時(shí)后的抗菌效果的條件下最低的抗菌配方Ag0.41Ca5.796(Si02)12(A102)1227H20分子量2135.947g/mol;銀的分子量是107.8682g/molAg二0.37原子y。固態(tài)混合:在不減少24小時(shí)后的抗菌效果的條件下最低抗菌配方1%w/wAgN03w/QuikClot小的顆粒比大的小丸更適合于固態(tài)混合。離子交換具有更好的24小時(shí)之后的抗菌活性。還在123A珠、123J珠、123A珠粉末、123J珠粉末、QuikClot⑧粉末、123A粉末，123F珠和123J粉末之間進(jìn)行了比較。粉末比大的珠能更好地和細(xì)菌接觸。這有利于銀離子的擴(kuò)散和大量傳播。在接種綠膿桿菌后馬上把各種配方放置在LB瓊脂上。在生長(zhǎng)的24、48和72小時(shí)攝制數(shù)字照片。結(jié)果歸納在圖31中。以下是被檢測(cè)的配方Ag0.303Na0.226Ga5.740(Si02)12(A102)12H20Ag0.363Na0.365Ca5.636(Si02)12(A102)12H20Ag0.2Na0.2S5Ca5.757(Si02)12(Al〇2)12H20Ag0.l59Na0.266Ca5.788(Si02)12(A102)12H20100%AgN03含10%AgN03的QuikClot含1%AgN03的QuikClot實(shí)施例6:硅藻土作為止血?jiǎng)┍緦?shí)施例描述了使用硅藻土做為止血?jiǎng)┘せ钅Y(jié)。測(cè)定作為時(shí)間的函數(shù)的羊血的粘彈性的凝結(jié)強(qiáng)度(杯子轉(zhuǎn)動(dòng))，羊血分別是沒有止血?jiǎng)?HA)的羊血和具有20mg兩種不同硅藻土樣品的羊血。結(jié)果顯示在圖32的凝血彈性描記器⑧曲線圖中。這些數(shù)據(jù)證實(shí)硅藻土與本文描述的其它止血?jiǎng)┮粯右泊龠M(jìn)了凝結(jié)。從上面的描述可以看出，雖然處于闡述的目的本發(fā)明描述了特定的實(shí)施例，但是在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下還可實(shí)施各種改良。整篇申請(qǐng)中參考了各種出版物。這些出版物的全文納入作為參考，以便更加完全地描述本發(fā)明所屬領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)水平。權(quán)利要求1.一種組合物，它含有止血有效量的含硅的氧化物，通過熱成像測(cè)定，所述含硅的氧化物在與血液接觸時(shí)產(chǎn)生的水合熱不大于75℃。2.如權(quán)利要求l所述的組合物，其中通過差示掃描量熱法(DSC)測(cè)定，含硅的氧化物在與血液接觸時(shí)產(chǎn)生的水合熱不大于660焦耳/克。3.如權(quán)利要求2所述的組合物，其中含硅的氧化物產(chǎn)生的水合熱在100焦耳/克和650焦耳/克之間。4.如權(quán)利要求l所述的組合物，其中含硅的氧化物選自玻璃珠、陶瓷、硅酸鹽、鋁硅酸鹽、硅鋁磷酸鹽、硼硅酸鹽、硅藻土、層狀粘土、生物活性玻璃、二氧化鈦和礬土。5.如權(quán)利要求l所述的組合物，其中含硅的氧化物包括直徑從約10nm到約100jLim的玻璃或陶瓷珠。6.如權(quán)利要求l所述的組合物，其中含硅的氧化物包括直徑約50-200nm的玻璃或陶瓷珠。7.如權(quán)利要求l所述的組合物，其中含硅的氧化物具有直徑2-100nm的小孔。8.如權(quán)利要求l所述的組合物，其中含硅的氧化物具有直徑100-200^im的小孔。9.如權(quán)利要求l所述的組合物，其中含硅的氧化物包括無孔的含硅材料、硅藻土、生物活性玻璃和/或多孔泡沫。10.如權(quán)利要求l所述的組合物，其中，該組合物包括沸石。11.如權(quán)利要求l所述的組合物，其中，該組合物還包括無機(jī)鹽。12.如權(quán)利要求ll所述的組合物，其中所述無機(jī)鹽包括選自鋅、銅、鎂、鈣和鎳的二價(jià)離子。13.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述無機(jī)鹽選自CaO、CaCl2、AgN03、Ca(N03)2、Mg(N03)2、Zn(N03)2、NH4N03、AgCl、Ag20、醋酸鋅、乙酸鎂、擰檬酸鈣、擰檬酸鋅、檸檬酸鎂、乙酸鈣和磷酸鈣。14.如權(quán)利要求13的組合物，其中AgN03通過離子交換提供，通過X射線光電子光譜測(cè)定最少加載約0.2原子X的Ag+。15.如權(quán)利要求B的組合物，其中AgN03通過固態(tài)混合提供，按重量計(jì)最少加載約0.0P/。的AgNO3。16.如權(quán)利要求3所述的組合物，其中所述鋁硅酸鹽的硅與鋁的比例是1.01或更大。17.如權(quán)利要求3所述的組合物，其中所述鋁硅酸鹽的硅與鋁的比例是32比1或更大。18.如權(quán)利要求3所述的組合物，其中所述鋁硅酸鹽的硅與鋁的比例是100比1或更大。19.如權(quán)利要求l所述的組合物，其中0.1-25%的所述含硅的氧化物被水合。20.如權(quán)利要求19所述的組合物，其中0.1-5%的所述含硅的氧化物被水合。21.如權(quán)利要求l所述的組合物，其中使用BET氮?dú)馕椒y(cè)定，含硅的氧化物每克有在1到1500平方米之間的內(nèi)表面積。22.—種調(diào)節(jié)止血的方法，該方法包括將權(quán)利要求l的組合物接觸血液。23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述的調(diào)節(jié)包括減少血液凝固時(shí)間。24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中使用凝血彈性描記器⑧測(cè)定的凝血開始時(shí)間(R)小于2分鐘。25.如權(quán)利要求23所述的方法，其中使用凝血彈性描記器⑧測(cè)定的凝固速率(a)大于65°。26.如權(quán)利要求23所述的方法，其中使用凝血彈性描記器⑧測(cè)定的凝血結(jié)果最大凝結(jié)強(qiáng)度(MA)大于65mm。27.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述的調(diào)節(jié)包括增加血液凝固時(shí)間。28.—種由權(quán)利要求l所述的組合物包涂的醫(yī)療衛(wèi)生器材，其中所述的組合物增加血液凝固時(shí)間。全文摘要本發(fā)明提供一種組合物、方法和裝置，涉及能在與血液接觸后產(chǎn)生減少的水合熱的含硅的氧化物。通過減少水合熱，所述組合物可作為一種能降低傳統(tǒng)的止血?jiǎng)┑慕M織燒傷副作用的止血?jiǎng)?，并且不?huì)對(duì)所述組合物的愈合傷口的性質(zhì)產(chǎn)生不良影響。文檔編號(hào)A61K33/06GK101151039SQ200680010569公開日2008年3月26日申請(qǐng)日期2006年4月4日優(yōu)先權(quán)日2005年4月4日發(fā)明者G·D·斯塔基,P·A·霍頓,P·K·斯托伊蒙諾夫,T·A·奧斯托梅,施奇惠申請(qǐng)人:加利福尼亞大學(xué)董事會(huì)