本發(fā)明屬于生物醫(yī)藥材料制備領域，涉及一種基于殼寡糖的聚電解質止血粉的制備方法。
背景技術：
現(xiàn)代醫(yī)療理論證明傷口愈合是細胞與細胞、細胞與細胞基質以及與可溶性介質間相互作用的連續(xù)動態(tài)過程。創(chuàng)面的修復與局部組織的營養(yǎng)、微環(huán)境、生長因子含量、微循環(huán)、低氧條件、感染等多種因素的相互作用有關，醫(yī)用敷料可以起到關鍵性的作用。作為高科技醫(yī)用敷料的一個主要理論基礎，1962年英國科學家發(fā)現(xiàn)的“濕法療法”認為當傷口的表面維持在一個濕潤的微環(huán)境中時，上皮細胞的遷移明顯地加快，傷口的愈合速度比干燥環(huán)境下快。
血液為人體重要的物質，出血如不被及時有效制止，會造成機體衰弱，大量出血將導致失血性休克甚至死亡，因此無論戰(zhàn)時火線或院前急救都需要一種能快速、有效止血，減輕止血過程對患肢血循環(huán)造成的不利影響的止血方法。研發(fā)具有快速止血能力的創(chuàng)傷敷料是世界各國特別是軍方十分關注的研究領域。
止血材料從作用機制上有多種類型。如含有纖維蛋白原、凝血酶等止血材料直接或間接提供外來的凝血成分加速凝血過程；馬鈴薯淀粉、沸石等通過材料的物理或化學作用使凝血成分濃縮、聚集而加速凝血；氰基丙烯酸酯等材料對組織有很強的粘著力，可以直接封閉創(chuàng)面達到止血目的。現(xiàn)在市場上主要的止血材料有以殼聚糖為主要材料德國的BioCer和英國的Celox止血王，以淀粉型可吸收多聚糖為主要材料美國的PerClot和Arista止血粉，以沸石為主要成分美國的QuikClot止血粉，以蒙脫石為主要材料的WoundStat止血材料，及結合了介孔硅、殼聚糖和聚乙烯的新型止血材料TraumaStat等。
理想的局部止血材料應有止血迅速、毒性及組織反應輕、生物相容性好、降解迅速、使用方面、價格便宜、加速組織愈合及能適應不同部位和不同類型出血止血等要求。但現(xiàn)有常規(guī)的止血方法和止血藥物還遠不能滿足這些要求。無機類 止血材料在生物安全性方面往往存在一定缺陷。多孔沸石和馬鈴薯淀粉在吸收血液中的水分后會大量放熱，造成創(chuàng)面組織傷害。纖維蛋白類止血材料環(huán)境適應性差，保質期短，價格昂貴。具有三維網(wǎng)狀結構的多糖止血材料吸水速度慢、吸水倍率低，吸水后形成的凝膠粘性差，不能對破損的組織、血管產(chǎn)生有效的粘性封堵，止血效果還不理想。
甲殼素廣泛存在于海洋甲殼動物外殼、軟體動物內骨骼、昆蟲翅膀、菌類及藻類細胞壁內，是地球上的蘊藏量僅次于纖維素的天然多糖和第二大可再生資源。殼聚糖為甲殼素在強堿溶液中脫乙?；漠a(chǎn)物，是天然多糖中惟一大量存在的帶正電荷堿性氨基多糖，具有特殊的物理、化學和生理活性，且無毒，可生物降解，生物相容性好，被認為是“人體第六生命要素”。
殼聚糖易于溶解在大多數(shù)有機酸和無機酸中，但不溶于水。殼寡糖是殼聚糖分子量降解到3000以下，主要由2～10個氨基葡萄糖連接而成的低聚糖。殼寡糖具有水溶性好、生物活性高、功能作用大、易被人體吸收等突出特點和許多獨特的功能，是甲殼素、殼聚糖系列產(chǎn)品的高級產(chǎn)品，應用領域已經(jīng)涉及到化學、醫(yī)藥、食品、化妝品、農業(yè)、環(huán)保、畜禽業(yè)等諸多方面，應用前景廣闊。
大量研究發(fā)現(xiàn)殼寡糖具有許多生理功能，如能夠調節(jié)動物腸道內微生物代謝活動，改善腸道微生物區(qū)系分布，增強有益菌生長；促進抗體生成、提高機體的免疫活性，抑制腫瘤生長；殼寡糖分子在質子化后能與細菌的細胞膜作用，干擾細菌細胞膜功能，造成細菌體內細胞質流失，表現(xiàn)出明顯的抗菌抑菌作用；具有降低血壓血糖、血脂，吸附膽固醇，從而有效地降低肝臟和血清中膽固醇；強化肝臟功能，防止痛風和胃潰瘍；增強免疫力和抗疾病能力。作為一種生物相容性好、無免疫原性、無刺激性的多功能材料，殼寡糖不僅具有非常強的抑菌能力，而且具有加速凝血、促進創(chuàng)傷愈合、抑制瘢痕形成等多種功能。
殼寡糖分子中氨基的pKa值大約為6.5，當溶液的pH值低于6.0時，殼寡糖分子的氨基質子化顯正電性。因此當調節(jié)溶液的pH值在3.0至6.0區(qū)間時，帶正電荷的殼寡糖分子能夠同聚陰離子電解質或雙性聚電解質分子通過庫侖相互作用力而瞬時形成一種無規(guī)則的復合物。這種復合物為一種非平衡狀態(tài)，隨著時間的推移，通過氫鍵、范德瓦耳斯力、電荷轉移及疏水締合作用力等其它次級相互作用而逐漸形成更穩(wěn)定的復合物。利用這種聚電解質復合物形成的三維網(wǎng)絡結構，在材料制備過程中可以避免使用如戊二醛等有一定毒性的化學交聯(lián)劑，并能夠較 好的保留聚電解質材料本身優(yōu)異的性能，在生物領域中具有重要的應用前景。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于提供一種基于殼寡糖的聚電解質止血粉的制備方法，獲得的聚電解質止血粉表現(xiàn)出優(yōu)異的止血功能，解決現(xiàn)有常規(guī)的止血方法和止血藥物不能滿足要求等問題。
本發(fā)明的技術方案是：
一種基于殼寡糖的聚電解質止血粉的制備方法，首先配制含有殼寡糖和陰離子聚電解質或兩性聚電解質的溶液，調節(jié)該聚電解質溶液的pH值使殼寡糖分子帶正電荷并與陰離子聚電解質或兩性聚電解質通過庫侖力相互作用形成復合物，聚電解質復合物經(jīng)干燥粉碎后得到殼寡糖聚電解質止血粉。
所述的基于殼寡糖的聚電解質止血粉的制備方法，具體步驟如下：
1)制備含有殼寡糖和陰離子聚電解質或兩性聚電解質的聚電解質混合物水溶液；
2)調節(jié)聚電解質混合物水溶液的pH值至3.0～6.0區(qū)間，使殼寡糖分子的氨基質子化并顯正電性；帶正電荷的殼寡糖分子同陰離子聚電解質或兩性聚電解質通過庫侖力相互作用，形成聚電解質復合物；
3)聚電解質復合物經(jīng)干燥粉碎后，得到殼寡糖聚電解質止血粉。
所述的基于殼寡糖的聚電解質止血粉的制備方法，步驟1)聚電解質混合物水溶液中，殼寡糖分子量在500～5000，脫乙酰度為60％～100％，含量為所述溶液總質量的0.1～13wt.％。
所述的基于殼寡糖的聚電解質止血粉的制備方法，步驟1)聚電解質混合物水溶液中，陰離子聚電解質或兩性聚電解質為具有良好生物相容性的含有-COO-、-SO3-、-O-CS2-、-O-PO32-陰離子基團的天然、半合成或合成的有機高分子材料，陰離子聚電解質或兩性聚電解質的含量為所述總質量的0.3～20wt.％。
所述的基于殼寡糖的聚電解質止血粉的制備方法，采用的陰離子聚電解質或兩性聚電解質為透明質酸、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸角質素、肝素、海藻酸鈉、黃原膠、卡拉膠、果膠、阿拉伯樹膠、刺梧桐膠、黃耆膠、木質素磺酸鈉、羧化淀粉、羧甲基纖維素、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯磺酸、聚乙烯膦酸、羧甲基殼聚糖、丙烯酸乙烯吡啶共聚物、核酸、蛋白質中的一種或兩種以上。
所述的基于殼寡糖的聚電解質止血粉的制備方法，步驟2)調節(jié)聚電解質混合物水溶液的pH值至3.0～6.0區(qū)間時，采用在聚電解質混合物水溶液中加入質子釋放劑、酸性溶劑或聚電解質混合物水溶液在酸性氣氛中處理方法中的一種或兩種以上。
所述的基于殼寡糖的聚電解質止血粉的制備方法，質子釋放劑采用葡萄糖酸內酯，加入量為聚電解質混合物水溶液總質量的0.05～5wt.％，處理時間為10分鐘至8小時；酸性溶液為酸的水或醇水溶液，采用無機酸或有機酸：鹽酸、硫酸、磷酸、硝酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、辛酸、己二酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、馬來酸、酒石酸、苯甲酸、苯乙酸、鄰苯二甲酸、對苯二甲酸、戊酸、己酸、癸酸、硬脂酸、軟脂酸、丙烯酸、酒石酸、蘋果酸、枸椽酸、抗壞血酸，處理時間為0.5小時至20小時；酸性氣氛采用鹽酸、硝酸、甲酸、乙酸、丙酸、乙二酸易于揮發(fā)的無機酸或有機酸，處理時間為20分鐘至18小時。
所述的基于殼寡糖的聚電解質止血粉的制備方法，步驟3)聚電解質復合物經(jīng)過常壓干燥、減壓干燥、噴霧干燥、流化干燥、冷凍干燥、紅外線干燥、干燥劑干燥或微波干燥等干燥技術中的一種或幾種干燥。
所述的基于殼寡糖的聚電解質止血粉的制備方法，步驟3)干燥后的聚電解質復合物經(jīng)過粉碎機、球磨機或破碎機使顆粒細化，得到殼寡糖聚電解質止血粉。
本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是：
1、本發(fā)明利用殼寡糖可以在中性水中溶解的特性，配制含有殼寡糖和陰離子聚電解質或兩性聚電解質的聚電解質混合物水溶液。通過調節(jié)該溶液的pH值使殼寡糖分子的氨基質子化并帶上正電荷，與溶液中的陰離子聚電解質或兩性聚電解質通過庫侖力相互作用形成復合物。復合物經(jīng)干燥粉碎后得到殼寡糖聚電解質止血粉。
2、本發(fā)明利用這種聚電解質復合物形成的三維網(wǎng)絡結構，避免了使用(如戊二醛等)有一定毒性的化學交聯(lián)劑，并能夠較好的保留殼寡糖等聚電解質材料本身優(yōu)異的性能，表現(xiàn)出明顯的優(yōu)點：具有抑菌性和優(yōu)異的止血功能；止血粉顆粒小，比表面積大，吸液能力強，能快速吸收血液中的水分，濃縮血小板和凝血因子；在吸水膨脹后粘附于創(chuàng)面，封堵創(chuàng)面破裂的毛細血管；止血后在創(chuàng)面形成水凝膠體，為傷口提供良好的潤濕環(huán)境，促進創(chuàng)面愈合；對傷口無刺激，具備良好的生物相容性和生物可降解性。
具體實施方式
在具體實施方式中，本發(fā)明基于殼寡糖的聚電解質止血粉的制備方法，首先將殼寡糖和具有生物相容性的陰離子聚電解質或兩性聚電解質溶于去離子水。通過降低溶液的pH值，使殼寡糖分子的氨基質子化并帶上正電荷，并與陰離子聚電解質或兩性聚電解質通過庫侖力相互作用形成復合物。聚電解質復合物經(jīng)干燥粉碎后得到殼寡糖聚電解質止血粉。其具體步驟為：
1)制備含有殼寡糖和陰離子聚電解質或兩性聚電解質的聚電解質混合物水溶液。陰離子聚電解質或兩性聚電解質為具有良好生物相容性的含有-COO-、-SO3-、-O-CS2-、-O-PO32-等陰離子基團的天然、半合成或合成的有機高分子材料，如透明質酸、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸角質素、肝素、海藻酸鈉、羧甲基纖維素、黃原膠、卡拉膠、果膠、阿拉伯樹膠、刺梧桐膠、黃耆膠(黃芪膠Gum tragacanth)、木質素磺酸鈉、羧化淀粉、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯磺酸、聚乙烯膦酸、羧甲基殼聚糖、丙烯酸乙烯吡啶共聚物、核酸、蛋白質等中的一種或兩種以上；
2)采用在聚電解質混合物水溶液中加入質子釋放劑、酸性溶劑或聚電解質混合物水溶液在酸性氣氛中處理等方法中的一種或兩種以上，調節(jié)聚電解質混合物水溶液的pH值至3.0～6.0區(qū)間，使殼寡糖分子的氨基被質子化顯正電性。帶正電荷的殼寡糖分子同帶負電荷的陰離子聚電解質或兩性聚電解質通過庫侖力相互作用，形成聚電解質復合物；
3)聚電解質復合物經(jīng)干燥、粉碎后，得到殼寡糖聚電解質止血粉。
為使本發(fā)明的技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合具體實施方案進行詳細描述。
實施例1
10克殼寡糖、13克聚丙烯酸鈉和1g葡萄糖酸內酯在1升去離子水中溶解，50℃下保溫10小時。聚電解質復合物在50℃鼓風干燥機中干燥60小時后，采用球磨機球磨1小時得到殼寡糖聚電解質止血粉。該止血粉具有良好的生物相容性和抑菌性，表現(xiàn)出優(yōu)異的止血功能。本實施例的體外凝血指數(shù)測定表明，體外凝血指數(shù)<41％；家兔耳動脈出血模型的止血效果檢測結果表明，止血時間<97秒。
實施例2
10克殼寡糖、10克透明質酸和1g葡萄糖酸內酯在1升去離子水中溶解，50℃ 下保溫10小時。聚電解質復合物在50℃鼓風干燥機中干燥60小時后，采用球磨機球磨1小時得到殼寡糖聚電解質止血粉。該止血粉具有良好的生物相容性和抑菌性，表現(xiàn)出優(yōu)異的止血功能。本實施例的體外凝血指數(shù)測定表明，體外凝血指數(shù)<56％；家兔耳動脈出血模型的止血效果檢測結果表明，止血時間<140秒。
實施例3
10克殼寡糖、10克透明質酸和3g葡萄糖酸內酯在1升去離子水中溶解，50℃下保溫10小時。聚電解質復合物在30℃鼓風干燥機中干燥60小時后，采用球磨機球磨1小時得到殼寡糖聚電解質止血粉。該止血粉具有良好的生物相容性和抑菌性，表現(xiàn)出優(yōu)異的止血功能。本實施例的體外凝血指數(shù)測定表明，體外凝血指數(shù)<48％；家兔耳動脈出血模型的止血效果檢測結果表明，止血時間<90秒。
實施例4
10克殼寡糖、12克阿拉伯樹膠和1g葡萄糖酸內酯在1升去離子水中溶解，50℃下保溫10小時。聚電解質復合物在50℃鼓風干燥機中干燥60小時后，采用球磨機球磨1小時得到殼寡糖聚電解質止血粉。該止血粉具有良好的生物相容性和抑菌性，表現(xiàn)出優(yōu)異的止血功能。本實施例的體外凝血指數(shù)測定表明，體外凝血指數(shù)<60％；家兔耳動脈出血模型的止血效果檢測結果表明，止血時間<170秒。
實施例5
30克殼寡糖、15克海藻酸鈉和3g葡萄糖酸內酯在1升去離子水中溶解，50℃下保溫10小時。聚電解質復合物在50℃鼓風干燥機中干燥60小時后，采用球磨機球磨1小時得到殼寡糖聚電解質止血粉。該止血粉具有良好的生物相容性和抑菌性，表現(xiàn)出優(yōu)異的止血功能。本實施例的體外凝血指數(shù)測定表明，體外凝血指數(shù)<50％；家兔耳動脈出血模型的止血效果檢測結果表明，止血時間<121秒。
實施例6
25克殼寡糖、18克羧化淀粉和1g葡萄糖酸內酯在1升去離子水中溶解，50℃下保溫10小時。聚電解質復合物在50℃鼓風干燥機中干燥60小時后，采用球磨機球磨1小時得到殼寡糖聚電解質止血粉。該止血粉具有良好的生物相容性和抑菌性，表現(xiàn)出優(yōu)異的止血功能。本實施例的體外凝血指數(shù)測定表明，體外凝血指數(shù)<70％；家兔耳動脈出血模型的止血效果檢測結果表明，止血時間<160秒。
實施例7
10克殼寡糖、13克聚丙烯酸鈉在1升去離子水中溶解。10mL鹽酸溶液(摩 爾濃度0.1M)注入到聚電解質混合物水溶液中，在室溫下處理4小時。聚電解質復合物在真空干燥箱中干燥40小時后，采用球磨機球磨1小時得到殼寡糖聚電解質止血粉。該止血粉具有良好的生物相容性和抑菌性，表現(xiàn)出優(yōu)異的止血功能。本實施例的體外凝血指數(shù)測定表明，體外凝血指數(shù)<50％；家兔耳動脈出血模型的止血效果檢測結果表明，止血時間<130秒。
實施例8
10克殼寡糖、13克聚丙烯酸鈉在1升去離子水中溶解，然后放入乙酸氣氛中，在室溫下處理8小時。聚電解質復合物在50℃鼓風干燥機中干燥60小時后，采用球磨機球磨1小時得到殼寡糖聚電解質止血粉。該止血粉具有良好的生物相容性和抑菌性，表現(xiàn)出優(yōu)異的止血功能。本實施例的體外凝血指數(shù)測定表明，體外凝血指數(shù)<55％；家兔耳動脈出血模型的止血效果檢測結果表明，止血時間<140秒。
實施例9
15克殼寡糖、18克羧甲基纖維素在1升去離子水中溶解，然后放入乙酸氣氛中，在室溫下處理8小時。聚電解質復合物在50℃鼓風干燥機中干燥60小時后，采用球磨機球磨1小時得到殼寡糖聚電解質止血粉。該止血粉具有良好的生物相容性和抑菌性，表現(xiàn)出優(yōu)異的止血功能。本實施例的體外凝血指數(shù)測定表明，體外凝血指數(shù)<70％；家兔耳動脈出血模型的止血效果檢測結果表明，止血時間<180秒。
實施例10
10克殼寡糖溶解于500mL蒸餾水中。13克聚丙烯酸鈉溶解于400mL蒸餾水中。5g葡萄糖酸內酯溶解于100mL蒸餾水中。合并殼寡糖、聚丙烯酸鈉和葡萄糖酸內酯溶液，50℃下保溫10小時。聚電解質復合物在紅外線干燥機中干燥28小時后，采用球磨機球磨1小時得到殼寡糖聚電解質止血粉。該止血粉具有良好的生物相容性和抑菌性，表現(xiàn)出優(yōu)異的止血功能。本實施例的體外凝血指數(shù)測定表明，體外凝血指數(shù)<60％；家兔耳動脈出血模型的止血效果檢測結果表明，止血時間<110秒。