CN106421877A - 一类基于纤维素的抗菌止血微球的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一类基于纤维素的抗菌止血微球的制备方法，属于功能高分子材料领域。本发明抗菌止血微球的制备方法，首先将两亲性纤维素衍生物溶于有机溶剂中，将海藻酸盐溶于水中，二者混合；再向混合溶液中加入水包油型乳化剂、茶树油，然后在30～80℃条件下加热搅拌反应1～10h；最后通过离心将微球分离，用洗涤助剂进行洗涤，过滤、干燥后获得微球产物；本发明方法避免了化学交联剂进行微球交联所产生的毒性效应，得到的微球具有一定的亲水性能，微球的止血、抗菌效果好。

Description

一类基于纤维素的抗菌止血微球的制备方法

技术领域

本发明涉及一类基于纤维素的抗菌止血微球的制备方法，属于功能高分子材料领域。

背景技术

在各种突发事故和急救中，对伤员出血创面的快速而有效的止血，对于改善急救效果和存活率具有重要意义。因此，开发用于大面积深层次喷射状出血的快速止血材料，具有重要的临床用用价值。

天然高分子材料纤维素具有良好的生物相容性和生物可降解性，基于纤维素的止血微球材料已有较多报道。但目前已有的微球材料虽然止血效果良好，但不具有抗菌性能，在止血后，由于微球较强的亲水性能，容易造成伤口的细菌滋生和感染。此外，目前所制备的纤维素基止血微球材料大量使用环氧氯丙烷、三羟甲基丙烷等化学交联剂，交联剂的残留容易引起较强的细胞毒性，影响微球的生物相容性。

目前可在微球中复合的抗菌成分，银由于其较强的细胞毒性，不适宜使用；抗生素已被世界卫生组织限制使用；季铵盐、壳聚糖等阳离子抗菌剂虽具有一定的抗菌性，但不具有广谱性、且容易因细菌的耐药性而失去抗菌效果；茶树油等天然精油，具有较强的抗菌性能，且源自天然，适合于在止血微球中使用以提高其抗菌性能。

但茶树油由于其疏水性，在天然高分子纤维素制备的微球中复合时，包埋效率低，稳定性差，严重影响了微球对茶树油的复合效果和抗菌性能的实现。

基于上述问题，本发明拟实现一种可对茶树油进行稳定包埋的抗菌性纤维素基止血微球的制备方法，以提高其抗菌性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统基于纤维素的止血微球不具有抗菌性能，且生物相容性差，而提供一类基于纤维素的抗菌止血微球的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的一类基于纤维素的抗菌止血微球的制备方法，具体制备步骤如下：

1)将两亲性纤维素衍生物以质量浓度为0.1～5％溶于有机溶剂中，获得溶液A；

2)将海藻酸盐以质量浓度为0.1～15％溶解于水中，获得溶液B；

3)将溶液A和B以质量比为1:1～8:1混合，获得溶液C，并加入占溶液C质量分数为0.01～0.5％的水包油型乳化剂、占溶液C质量分数为0.1～2.0％的茶树油，在30～80℃条件下加热搅拌反应1～10h；

4)将步骤3)得到的反应液体通过离心将微球分离，用洗涤助剂进行洗涤，过滤、干燥后获得微球产物。

所述的两亲性纤维素衍生物为羧甲基纤维素接枝聚乳酸、羧甲基纤维素接枝聚丙烯酸甲酯、羧甲基纤维素接枝聚丙烯酸乙酯、羧甲基纤维素接枝聚丙烯酸丙酯、羧甲基纤维素接枝聚丙烯酸正丁酯、羧甲基纤维素接枝聚丙烯酸叔丁酯、羧甲基纤维素接枝聚己内酯、羧甲基纤维素接枝-聚-(4-乙烯基吡啶)、羧甲基纤维素接枝聚异丙基丙烯酰胺、羧甲基-羟丁基纤维素、羧甲基-羟戊基纤维素、羧甲基-羟己基纤维素、羧甲基-羟庚基纤维素、羧甲基-羟辛基纤维素、羧甲基-羟壬基纤维素、羧甲基-羟癸基纤维素、羧甲基-羟十一基纤维素、羧甲基-羟十二基纤维素、羧甲基纤维素接枝胆固醇、羧甲基纤维素接枝-聚-(N,N-二己基丙烯酰胺)中的一种；

所述的有机溶剂为乙醇、丙酮、甲醇中的一种；

所述海藻酸盐为海藻酸钠，海藻酸钾，海藻酸铵，海藻酸钙中的一种；

所述的水包油型乳化剂为十二烷基磺酸钠、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基氧化胺中的一种；

所述的洗涤助剂为二甲基亚砜或N,N-二甲基乙酰胺。

有益效果：

本发明通过乳化内凝胶法，通过两亲性纤维素衍生物在水包油型乳液液滴内进行疏水缔合内交联，形成具有交联网状结构的微球材料；该交联过程不用外加交联剂，避免了化学交联剂进行微球交联所产生的毒性效应。在两亲性纤维素衍生物中复合海藻酸盐，保证微球具有一定的亲水性能，可继续保持微球的止血效应。乳化内凝胶制备微球的过程，确保了茶树油在微球中稳定的复合，提高了微球的抗菌效果。同时还发现，茶树油的加入可促进两亲性纤维素中疏水集团的疏水缔合作用，可提高微球的交联效果和稳定性。此外，还发现使用海藻酸盐可提高茶树油的包合率，获得止血性能更好的微球。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的内容作进一步说明。

实施例1：将0.5g羧甲基纤维素接枝聚乳酸溶于99.5g乙醇中，获得溶液A。将0.5g海藻酸钠溶解于49.5g水中，获得溶液B，将上述溶液A和B混合，并加入0.075g的乳化剂Tween-80，以及1.5g的茶树油，在50℃条件下加热搅拌3h。将微球离心后，用DMSO进行洗涤，过滤、干燥后获得微球产物。

实施例2：将0.4g羧甲基纤维素接枝聚乳酸溶于79.6g乙醇中，获得溶液A。将0.7g海藻酸钾溶解于69.3g水中，获得溶液B，将上述溶液A和B混合，并加入0.075g的乳化剂Tween-80，以及1.5g的茶树油，在50℃条件下加热搅拌3h。将微球离心后，用DMSO进行洗涤，过滤、干燥后获得微球产物。

实施例3：将2g羧甲基纤维素接枝聚丙烯酸叔丁酯溶于98g丙酮中，获得溶液A。将2g海藻酸钠溶解于18g水中，获得溶液B，将上述溶液A和B混合，并加入0.12g的乳化剂AEO-9，以及1.8g的茶树油，在70℃条件下加热搅拌1h。将微球离心后，用DMAc进行洗涤，过滤、干燥后获得微球产物。

实施例4：将4.5g羧甲基纤维素接枝-聚-(4-乙烯基吡啶)溶于95.5g乙醇中，获得溶液A。将3g海藻酸铵溶解于27g水中，获得溶液B，将溶液A和B混合，并加入0.026g的乳化剂十二烷基氧化胺，以及1.3g的茶树油，在40℃条件下加热搅拌8h。将微球离心后，用洗涤助剂进行洗涤，过滤、干燥后获得微球产物。

实施例5：将2g羧甲基-羟癸基纤维素溶于98g甲醇中，获得溶液A。将2g海藻酸钾溶解于18g水中，获得溶液B，将上述溶液A和B混合，并加入0.1g的乳化剂十二烷基磺酸钠，以及1.5g的茶树油，在40℃条件下加热搅拌3h。将微球离心后，用洗涤助剂进行洗涤，过滤、干燥后获得微球产物。

实施例6(实施例1的对照实施例，不用茶树油)：将0.5g羧甲基纤维素接枝聚乳酸溶于99.5g乙醇中，获得溶液A。将0.5g海藻酸钠溶解于49.5g水中，获得溶液B，将上述溶液A和B混合，并加入0.075g的乳化剂Tween-80，在50℃条件下加热搅拌3h。将微球离心后，用DMSO进行洗涤，过滤、干燥后获得微球产物。

实施例7(实施例1的对照实施例，不用海藻酸钠)：将0.5g羧甲基纤维素接枝聚乳酸溶于99.5g乙醇中，获得溶液A。将溶液A与50g水混合后，将上述溶液中加入0.075g的乳化剂Tween-80，以及1.5g的茶树油，在50℃条件下加热搅拌3h。将微球离心后，用DMSO进行洗涤，过滤、干燥后获得微球产物。

采用下述方法对所制备的微球对茶树油的包合率进行测定：茶树油的DMSO或DMAc溶液的紫外吸收光谱中，在265nm处有稳定的紫外吸收，这是茶树油成分的特征吸收峰。测定不同浓度的茶树油DMSO或DMAc溶液的紫外标准吸光度曲线后，测定包合物的洗涤溶剂中洗出的茶树油的浓度，从而得到未被包合的茶树油的质量m₁。包合时茶树油的投料量m减去未被包合的茶树油的质量m₁，即为被包合的茶树油的质量m₂。茶树油在微球中的包合率可通过下式计算：

包合率＝m₂/m

测得茶树油在实施例1所获得的微球中的包合率为63.7％；茶树油在实施例2所获得的微球中的包合率为47.9％；茶树油在实施例3所获得的微球中的包合率为54.7％；茶树油在实施例4所获得的微球中的包合率为66.8％；茶树油在实施例5所获得的微球中的包合率为64.1％；茶树油在实施例7所获得的微球中的包合率为33.2％。

由上述结果可见，增加两亲性纤维素衍生物的疏水缔合作用有助于茶树油在微球中的高效包合；但同时也发现，若在微球中不使用海藻酸盐，微球对茶树油的包合效率反而显著降低，这说明适量加入海藻酸盐，有助于提高微球对茶树油的包合性能。

采用下述方法测定所制备的微球的溶胀性能：

将0.2g左右精确称量的微球置于尼龙布袋中后放入盛有吸收液体的烧杯中，在室温下溶胀一定时间后除去布袋表面的水分，称量吸水后树脂的质量。吸水倍率Q通过下式计算：

式中，Q—吸水倍率(克/克)；m₁—吸水前微球的质量(克)；m₂—吸水后微球的质量(克)。

测得实施例1所制备的微球溶胀30分钟的吸水倍率为39.6克/克，溶胀12小时后的吸水倍率为43.8克/克。测得实施例2所制备的微球溶胀30分钟的吸水倍率为49.2克/克，溶胀12小时后的吸水倍率为53.8克/克。测得实施例3所制备的微球溶胀30分钟的吸水倍率为31.4克/克，溶胀12小时后的吸水倍率为33.8克/克。测得实施例4所制备的微球溶胀30分钟的吸水倍率为36.6克/克，溶胀12小时后的吸水倍率为39.8克/克。测得实施例5所制备的微球溶胀30分钟的吸水倍率为29.6克/克，溶胀12小时后的吸水倍率为31.8克/克。测得实施例6所制备的微球溶胀30分钟的吸水倍率为41.8克/克，溶胀12小时后的吸水倍率为39.8克/克。测得实施例7所制备的微球溶胀30分钟的吸水倍率为18.8克/克，溶胀12小时后的吸水倍率为19.4克/克。

由上述结果可见，由于微球中两亲性纤维素衍生物的疏水缔合作用，微球具有良好的稳定性；由于纤维素的亲水性能以及海藻酸盐良好的吸水性，微球具有良好的吸水性能，有助于提高微球的止血性能；在微球中加入茶树油，有助于促进微球的疏水缔合作用，有助于使微球具有良好的稳定性，在水中溶胀较长的时间也不会出现溶胀倍率下降的问题。

采用以下方法测试微球的抗菌性能：

将上述微球溶胀于蒸馏水中，浓度为0.4g/mL备用。将菌株接种至平板，37℃孵育箱24h后取出，将接种的细菌用无菌棉签挑至无菌生理盐水中，调节至0.5麦氏比浊标准的菌液浓度，并用M-H肉汤稀释100倍备用。利用对倍稀释法将待测溶液稀释成1:5，1:10，1:20，1:40，1:80，1:160，1:320，1:640，放入等量菌液，用无菌橡胶塞盖住所有试管，将以上试管置于37℃孵育箱作用24h。取试验液或稀释液作活菌计数，计算被测物的抑菌率。以不长菌的最低浓度为被测物的最小抑菌浓度。

测得实施例1所获得的微球对大肠杆菌的最小抑菌浓度为1.3×10^-3g/mL，对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为2.5×10^-3g/mL。测得实施例2所获得的微球对大肠杆菌的最小抑菌浓度为1.0×10^-2g/mL，对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为5.0×10^-3g/mL。测得实施例3所获得的微球对大肠杆菌的最小抑菌浓度为

5.0×10^-3g/mL，对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为1.3×10^-3g/mL。测得实施例4所获得的微球对大肠杆菌的最小抑菌浓度为6.25×10^-4g/mL，对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为2.5×10^-3g/mL。测得实施例5所获得的微球对大肠杆菌的最小抑菌浓度为1.3×10^-3g/mL，对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为2.5×10^-3g/mL。测得实施例7所获得的微球对大肠杆菌的最小抑菌浓度为8.0×10^-2g/mL，对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为4.0×10^-2g/mL。由以上结果可见，所制备的微球具有良好的抗菌性能。而测试结果表明，实施例6所获得的微球对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌均无抑制效果。

采用以下方法测试微球的止血性能：

每组材料测试时选用健康新西兰白兔10只，雌雄兼用。用3％的戊巴比妥钠按1mL/kg的剂量静脉注射麻醉动物后，固定在手术台上。在兔耳中部制造1cm²的创面，并使创面包含动脉。用预制塑料片按住动脉近心端，切断耳动脉，放开近心端使其自由出血5s，然后按住近心端并擦去涌出的血，在创面上贴敷所制备的2g微球，盖上纱布并加压，放开近心端，观察直至停止出血，记录止血时间，并计算每组材料的平均止血时间。

测得实施例1所制备微球的平均止血时间为36.7秒；测得实施例2所制备微球的平均止血时间为29.3秒；测得实施例3所制备微球的平均止血时间为39.3秒；测得实施例4所制备微球的平均止血时间为38.1秒；测得实施例5所制备微球的平均止血时间为43.7秒；测得实施例6所制备微球的平均止血时间为33.8秒；测得实施例7所制备微球的平均止血时间为58.3秒。由上述结果可见，所制备的微球具有良好的止血性能。特别是将海藻酸盐与两亲性纤维素衍生物复合所获得的微球止血性能最佳。

Claims (1)

1.一类基于纤维素的抗菌止血微球的制备方法，其特征是：具体制备步骤如下：

1)将两亲性纤维素衍生物以质量浓度为0.1～5％溶于有机溶剂中，获得溶液A；

2)将海藻酸盐以质量浓度为0.1～15％溶解于水中，获得溶液B；

3)将溶液A和B以质量比为1:1～8:1混合后得到溶液C，并加入占溶液C质量分数为0.01～0.5％的水包油型乳化剂、占溶液C质量分数为0.1～2.0％的茶树油，在30～80℃条件下加热搅拌反应1～10h；

4)将步骤3)得到的反应液体通过离心将微球分离，用洗涤助剂进行洗涤，过滤、干燥后获得微球产物；

所述的两亲性纤维素衍生物为羧甲基纤维素接枝聚乳酸、羧甲基纤维素接枝聚丙烯酸甲酯、羧甲基纤维素接枝聚丙烯酸乙酯、羧甲基纤维素接枝聚丙烯酸丙酯、羧甲基纤维素接枝聚丙烯酸正丁酯、羧甲基纤维素接枝聚丙烯酸叔丁酯、羧甲基纤维素接枝聚己内酯、羧甲基纤维素接枝-聚-(4-乙烯基吡啶)、羧甲基纤维素接枝聚异丙基丙烯酰胺、羧甲基-羟丁基纤维素、羧甲基-羟戊基纤维素、羧甲基-羟己基纤维素、羧甲基-羟庚基纤维素、羧甲基-羟辛基纤维素、羧甲基-羟壬基纤维素、羧甲基-羟癸基纤维素、羧甲基-羟十一基纤维素、羧甲基-羟十二基纤维素、羧甲基纤维素接枝胆固醇、羧甲基纤维素接枝-聚-(N,N-二己基丙烯酰胺)中的一种；

所述的有机溶剂为乙醇、丙酮、甲醇中的一种；

所述海藻酸盐为海藻酸钠，海藻酸钾，海藻酸铵，海藻酸钙中的一种；

所述的水包油型乳化剂为十二烷基磺酸钠、失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基氧化胺中的一种；

所述的洗涤助剂为二甲基亚砜或N,N-二甲基乙酰胺。