專利名稱：醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠的生物膠型止血?jiǎng)┑闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠的生物膠型止血?jiǎng)?，具體說(shuō)，它是
由醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠構(gòu)成的生物膠型軟組織止血?jiǎng)?，通過(guò)兩種材料中所含基團(tuán) 的化學(xué)反應(yīng)快速凝膠而止血。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使外科操作技術(shù)也經(jīng)歷了革命性變革。止血是外科基 本操作技術(shù)的核心之一，人體任何部位的外科操作幾乎無(wú)一例外地涉及到出血與止血。過(guò) 去傳統(tǒng)的器械止血技術(shù)因操作復(fù)雜，創(chuàng)傷大等缺點(diǎn)已被遺棄，所以在臨床中能夠出現(xiàn)一種 即操作簡(jiǎn)單又能有效止血的軟組織生物膠和止血?jiǎng)┦侨藗兤诖蛡涫荜P(guān)注的問(wèn)題。目前臨 床中應(yīng)用的生物膠或止血?jiǎng)┐篌w上可分為四種膠原海綿或粉末、明膠海綿、氧化纖維素和 氧化再生纖維素及纖維蛋白膠。膠原可吸收止血?jiǎng)┍仨毰c血液直接接觸才能發(fā)揮止血作 用；明膠海綿止血?jiǎng)┐嬖谂c創(chuàng)傷面結(jié)合不緊密，吸血腫脹，止血較慢，引流不充分，填塞過(guò)多 易引起異物反應(yīng)等缺點(diǎn)；氧化纖維素和氧化再生纖維素雖能通過(guò)激活因子加速凝血反應(yīng)并 促進(jìn)血小板粘附等而止血，但仍有一些不良反應(yīng)和并發(fā)癥。纖維蛋白膠是在組織相容性、無(wú) 毒性和臨床有效性等方面的性能優(yōu)于其他任何一種生物或人工合成的外用止血?jiǎng)?。但由?它是一種從人血漿中提取的生物制品，有可能使患者感染傳染性疾病。同時(shí)，用做外科粘附 劑時(shí)，其主要作用是封閉斷面小的滲血區(qū)，對(duì)較大量的出血無(wú)能為力，且其對(duì)生物組織的粘 附性較低。 理想的止血?jiǎng)┎牧蠎?yīng)該滿足即安全又能有效止血，可生物降解，操作簡(jiǎn)單并可 廣泛應(yīng)用于臨床需要。因此研究一種可用于人體的粘附能力強(qiáng)的生物膠型止血?jiǎng)┖苡?必要。為了解決這一問(wèn)題，研究者們?cè)谥苽浜铣苫虬牒铣缮锬z及止血?jiǎng)┓矫孀髁撕芏?工作。臨床廣為應(yīng)用的主要是a-氰基丙烯酸酯類物質(zhì)，如a-氰基丙烯酸正辛酯制 劑，無(wú)色透明液體，使用時(shí)吸出直接滴于干燥創(chuàng)面上，迅速將其涂勻變薄，5 6秒即可 固化成柔軟而富有彈性的聚合物[SingerAJ， Thode HC. A review of the literature on octylcyanoacrylate tissue adhesive. The Americanjournal of Surgery : Vol. 187,2004，卯.238-248]。 Nakayama等人報(bào)道了 一種經(jīng)光化學(xué)反應(yīng)聚合的明膠混 合物，包含氧雜蒽類染料衍生的明膠、聚乙二醇二丙烯酸酯、抗壞血酸等，在可見(jiàn)光作 用下，經(jīng)幾十分之一秒即可聚合成膨脹的凝膠，組織反應(yīng)輕微，可用于腹腔鏡外科治療 月干損 傷 [Nakayama Y， Matsuda T. Photocurable surgical tissue adhesive glues composed ofphotoreactive gelatin and poly (ethylene glycol)diacrylate. Journal of Biomedical MaterialsResearch Part B:Applied Biomaterials， Vol.48，1999， pp. 511-521] 。Iwata等人報(bào)道了水溶性碳化二亞胺交聯(lián)的PLGA-明膠生物膠和由N-羥基琥 珀酰亞胺改性的PLGA-明膠生物膠，當(dāng)兩種材料混合在一起時(shí)可迅速形成凝膠并與軟組織 牢固粘結(jié)，然而由于在凝膠的形成過(guò)程中會(huì)有尿素類衍生物或N-羥基琥珀酰亞胺釋放出 來(lái)，可能引起全身或局部的生物學(xué)反應(yīng)[Iwata H，Matsuda S，Mitsuhashi K， Itoh E， IkadaY.A novel surgical glue composed of gelatin andN—hydroxysuccinimide activated poly (X_glutamic acid) :Part 1. Synthesis of activated poly (X_glutamic acid)and its gelation with gelatin. Biomaterials :Vol. 19，1998， pp.1869-1876]。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型的醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠的生物膠型止 血?jiǎng)?，可以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。所選用的明膠和海藻酸鈉安全可靠，生物相容性好，可被 生物體吸收降解。通過(guò)醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠發(fā)生席夫堿反應(yīng)形成的生物膠型止血 劑，兩種聚合物溶液混合在一起時(shí)可迅速形成凝膠，其凝膠時(shí)間可與纖維蛋白膠相當(dāng)，但在 粘附能力和粘附強(qiáng)度方面超越纖維蛋白膠的性能，可通過(guò)簡(jiǎn)單的局部噴灑或注射作用于身 體的任何部位，有望作為纖維蛋白膠的替代產(chǎn)品。 本發(fā)明提供的一種新型的醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠的生物膠型止血?jiǎng)┦且?海藻酸鈉和明膠為原料，按照配比等體積的濃度為5% 25%的醛改性海藻酸鈉溶液與 5% 40%的胺改性明膠溶液混合，通過(guò)高碘酸鈉氧化過(guò)程實(shí)現(xiàn)海藻酸鈉醛改性，然后與用 乙二胺改性的明膠混合形成的凝膠，具體步驟 海藻酸鈉的乙醇懸浮液與高碘酸鈉水溶液混合反應(yīng)后用乙二醇終止反應(yīng)，透析， 冷凍干燥，得到醛改性海藻酸鈉；在PH 5. 0緩沖溶液中和水溶性碳二亞胺存在條件下，明 膠與乙二胺反應(yīng)，反應(yīng)溶液透析后，冷凍干燥，得到胺改性明膠；等體積的醛改性海藻酸鈉 和胺改性明膠的水溶液均勻混合，交聯(lián)形成凝膠。該凝膠的豬皮粘接強(qiáng)度為100-300gfcm—、 凝膠時(shí)間10-250秒。 本發(fā)明提供的醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠的生物膠型止血?jiǎng)┑闹苽浞椒ò?的步驟 1)在0 4(TC條件下，質(zhì)量濃度5% 20%的海藻酸鈉的乙醇懸浮液與質(zhì)量濃度 為0. 025 0. 25mol/L的高碘酸鈉水溶液混合避光反應(yīng)4小時(shí)后加入乙二醇終止反應(yīng)，將 反應(yīng)溶液透析3天，冷凍干燥，得到醛改性海藻酸鈉。 2)在含有質(zhì)量濃度5% 10%明膠和水溶性碳二亞胺存在的pH = 5磷酸鹽緩沖
溶液中，加入乙二胺(明膠乙二胺=i : o.56 i : 5. e，質(zhì)量比)，酸調(diào)節(jié)pH至5，37°c
條件下反應(yīng)1小時(shí)，反應(yīng)溶液透析3天，冷凍干燥，得到胺改性明膠。 3)將等體積的5% 25%的醛改性海藻酸鈉水溶液與5% 40%的胺改性明膠水 溶液混合。 步驟l)反應(yīng)溫度為4-25"。
步驟2)所述的明膠乙二胺=i : o.56 i : 5. e，質(zhì)量比，優(yōu)選A型明膠。 步驟1)和2)所述的透析條件所述的水溶性碳二亞胺明膠=0. 535 : l，質(zhì)量比。 步驟2)所述的酸是鹽酸。 本發(fā)明選用高碘酸鈉作為海藻酸鈉的氧化劑，由于海藻酸鈉是由13 -D-甘露糖醛 酸(M單元)單元和a-L-古洛糖醛酸(G單元)單元按一定比例順序鍵合而成，其糖醛酸 單元具有順式鄰二醇結(jié)構(gòu)，因此在高碘酸鈉的氧化作用下打開(kāi)c-c鍵而生成兩個(gè)醛基。因 為存在有效數(shù)量的醛基官能團(tuán)，材料具有組織粘接和殺菌的特性。
本發(fā)明選用的溶劑可以是水體系和水-乙醇體系兩種。純水體系作為溶劑時(shí)即使 較低濃度的海藻酸鈉溶液其粘度也很大，不易溶解且因粘度大不好操作。水_乙醇體系作 為溶劑時(shí)消耗較少溶劑的同時(shí)可得到較高產(chǎn)率的醛改性海藻酸鈉。而兩種情況下在相同配 比的高碘酸鈉作用下產(chǎn)物的氧化度和分子量基本相同，因此本發(fā)明優(yōu)選水_乙醇體系作為 溶劑。另外，氧化產(chǎn)物的分子量受溫度的影響較大。 一般溫度越低制得的氧化產(chǎn)物的分子 量越大。討論分子量的大小有比較重要的意義，因?yàn)樯锬z的粘結(jié)強(qiáng)度取決于凝膠本身的 強(qiáng)度。較高分子量的氧化產(chǎn)物所制備的凝膠力學(xué)性能較好，生物膠的強(qiáng)度也會(huì)較大。
明膠是從膠原中提取的一種水溶性蛋白質(zhì)，而膠原是結(jié)締組織中主要的天然蛋白 質(zhì)成分。通過(guò)一個(gè)受控的提取過(guò)程，從動(dòng)物的皮膚和骨骼中得到明膠。明膠水溶液必須在
37t:以上才能得到，當(dāng)溫度降至室溫時(shí)溶液通過(guò)物理交聯(lián)變成凝膠狀態(tài)，這種性質(zhì)使得明
膠不能很好地用做組織粘接劑。胺改性后的明膠克服了這一問(wèn)題，在室溫下便可溶解，且隨 著氨基含量的增加，溶液的粘度呈減小趨勢(shì)。這種性質(zhì)有利于明膠在生物膠型止血?jiǎng)┓矫?的應(yīng)用。本發(fā)明選用乙二胺在水溶性碳化二亞胺的活化作用下與明膠中的羧基發(fā)生酰胺化 反應(yīng)，從而得到氨基含量較多的胺改性明膠。由于A型明膠含有更多的氨基，本發(fā)明優(yōu)先A 型明膠。通過(guò)胺改性后明膠中的氨基含量進(jìn)一步增加，與醛改性海藻酸鈉反應(yīng)形成凝膠的 速率更快，形成的凝膠具有更好的力學(xué)強(qiáng)度。 本發(fā)明制備方法非常方便，將等體積的濃度為5% 25%的醛改性海藻酸鈉溶液 與5% 40%的胺改性明膠溶液混合。將其噴灑或注射到出血部位，混合溶液快速發(fā)生交 聯(lián)反應(yīng)形成凝膠從而達(dá)到迅速止血的目的。通過(guò)醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠發(fā)生席夫堿 反應(yīng)迅速形成凝膠，其凝膠時(shí)間可與纖維蛋白膠相當(dāng)，但在粘附能力和粘附強(qiáng)度方面超越 纖維蛋白膠的性能，可通過(guò)簡(jiǎn)單的局部噴灑或注射作用于身體的任何部位，可作為纖維蛋 白膠的替代產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施所用的主要原料有海藻酸鈉、明膠、高碘酸鈉、乙二醇、無(wú)水乙醇、乙二胺、水
溶性碳二亞胺等。
實(shí)施例1 : (1)稱取5. Og海藻酸鈉分散于25ml的無(wú)水乙醇中。 (2)稱取1. 35g高碘酸鈉溶解于25ml去離子水中，整個(gè)過(guò)程避光。 (3)將溶液(2)與溶液(1)混合，25"避光反應(yīng)6小時(shí)后加入5ml的乙二醇終止反
應(yīng)15分鐘。 (4)將溶液(3)裝入透析袋中透析3天后冷凍干燥？ t:，得到醛改性海藻酸鈉。
(5)稱取2g明膠溶解在50ml的0. 1M磷酸鹽緩沖溶液中(pH 5. 0)，加入5. 6克乙 二胺，用6N的鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至5. 0。 (6)向溶液(5)中加入1.07g水溶性碳二亞胺(碘化[l-環(huán)己基-3-(3-三甲氨丙 基)碳二亞胺])，再添加磷酸鹽緩沖溶液總體積至100ml。在37t:條件下反應(yīng)l小時(shí)。
(7)將溶液(6)裝入透析袋中透析3天后l(TC冷凍干燥，得到胺改性明膠。
(8)稱取上述(4)中制得的醛改性海藻酸鈉0. 2g溶解于1. 8ml去離子水中，得到 均相溶液。
(9)稱取上述(7)中制得的胺改性明膠0. 6g溶解于1. 4ml去離子水中，于5(TC條 件下完全溶解得到均相溶液。 (10)將上述(8)和(9)溶液于37t:條件下恒溫半小時(shí)，使用雙推注射器將兩種溶 液等體積混合，注射到模具中形成水凝膠樣品。其豬皮粘接強(qiáng)度為120gfcm—、凝膠時(shí)間為 222秒。 實(shí)施例2: 原料與實(shí)施例1基本相同。將實(shí)施例1中的(2)調(diào)整為高碘酸鈉加入量為2. 7g， 其它步驟相同。其豬皮粘接強(qiáng)度為150gfcm—、凝膠時(shí)間為80秒。
實(shí)施例3 : 原料與實(shí)施例2基本相同。將實(shí)施例2中的(3)調(diào)整為在4t:條件下避光反應(yīng)，其 它步驟相同。其豬皮粘接強(qiáng)度為182gfcm—、凝膠時(shí)間為62秒。
實(shí)施例4 : 原料與實(shí)施例1基本相同。將實(shí)施例1中的(5)調(diào)整為加入2. 8g乙二胺，其它步 驟不變。其豬皮粘接強(qiáng)度為117gfcm—、凝膠時(shí)間為156秒。
實(shí)施例5 : 原料與實(shí)施例3基本相同。將實(shí)施例3中的(8)調(diào)整為醛改性海藻酸鈉0. 3g溶 解于1.7ml去離子水中，得到均相溶液。其他步驟不變。其豬皮粘接強(qiáng)度為227gfcm—、凝 膠時(shí)間為21秒。
實(shí)施例6 : 原料與實(shí)施例5基本相同。將實(shí)施例5中的(9)調(diào)整為胺改性明膠0. 5g溶解于 1.5ml去離子水中，得到均相溶液。其他步驟不變。其豬皮粘接強(qiáng)度為189gfcm—、凝膠時(shí)間 為73秒。
權(quán)利要求
一種醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠的生物膠型止血?jiǎng)?，其特征在于它是以海藻酸鈉和明膠為原料，按照配比等體積的濃度為5％～25％的醛改性海藻酸鈉溶液與5％～40％的胺改性明膠溶液混合，通過(guò)高碘酸鈉氧化過(guò)程實(shí)現(xiàn)海藻酸鈉醛改性，然后與用乙二胺改性的明膠混合形成的凝膠，具體步驟海藻酸鈉的乙醇懸浮液與高碘酸鈉水溶液混合反應(yīng)后用乙二醇終止反應(yīng)，透析，冷凍干燥，得到醛改性海藻酸鈉；在pH 5.0緩沖溶液中和水溶性碳二亞胺存在條件下，明膠與乙二胺反應(yīng)，反應(yīng)溶液透析后，冷凍干燥，得到胺改性明膠；等體積的醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠的水溶液均勻混合，交聯(lián)形成凝膠。
2. 按照權(quán)利要求l所述的生物膠型止血?jiǎng)涮卣髟谟谠撃z的豬皮粘接強(qiáng)度為 100-300gfcm—、凝膠時(shí)間10-250秒。
3. —種權(quán)利要求1所述的醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠的生物膠型止血?jiǎng)┑闹苽浞?法，其特征在于包括的步驟[1) 在0 4(TC條件下，質(zhì)量濃度5% 20%的海藻酸鈉的乙醇懸浮液與質(zhì)量濃度為 0. 025 0. 25mol/L的高碘酸鈉水溶液混合避光反應(yīng)4小時(shí)后加入乙二醇終止反應(yīng)，將反應(yīng) 溶液透析3天，冷凍干燥，得到醛改性海藻酸鈉；[2) 在含有質(zhì)量濃度5X 10X明膠和水溶性碳二亞胺存在的pH 5磷酸鹽緩沖溶液中， 加入乙二胺，酸調(diào)節(jié)pH至5， 37t:條件下反應(yīng)1小時(shí)，反應(yīng)溶液透析3天，冷凍干燥，得到胺 改性明膠。[3) 將等體積的5% 25%的醛改性海藻酸鈉水溶液與5% 40%的胺改性明膠水溶液 混合。
4. 按照權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于步驟1)所述的反應(yīng)條件為4 25t:。
5. 按照權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于步驟2)所述的明膠乙二胺=i : o. 56 i : 5.6，質(zhì)量比。
6. 按照權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于所述的明膠是A型明膠。
7. 按照權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于步驟2)所述的水溶性碳二亞胺明膠 =0. 535 : l，質(zhì)量比。
8. 按照權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述的冷凍干燥是在0 25t:下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠的生物膠型止血?jiǎng)院Ｔ逅徕c和明膠為原料，按照配比等體積的濃度為5％～25％的醛改性海藻酸鈉溶液與5％～40％的胺改性明膠溶液混合，通過(guò)高碘酸鈉氧化過(guò)程實(shí)現(xiàn)海藻酸鈉醛改性，然后與用乙二胺改性的明膠混合形成的凝膠。所選用的明膠和海藻酸鈉安全可靠，生物相容性好，可被生物體吸收降解。通過(guò)醛改性海藻酸鈉和胺改性明膠發(fā)生席夫堿反應(yīng)迅速形成凝膠，其凝膠時(shí)間可與纖維蛋白膠相當(dāng)，但在粘附能力和粘附強(qiáng)度方面超越纖維蛋白膠的性能，可通過(guò)簡(jiǎn)單的局部噴灑或注射作用于身體的任何部位，可作為纖維蛋白膠的替代產(chǎn)品。
文檔編號(hào)A61L15/28GK101716366SQ20091024483
公開(kāi)日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者孫言蓓, 尹玉姬, 樸明偉 申請(qǐng)人:天津大學(xué)