CN106421878A - 一种快速止血抗菌羧化淀粉‑聚赖氨酸微球及其制备方法 - Google Patents

一种快速止血抗菌羧化淀粉‑聚赖氨酸微球及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种快速止血抗菌羧化淀粉‑聚赖氨酸微球及其制备方法，该方法涉及医疗器械领域，其步骤为：将羧化淀粉与广谱抑菌性能的ε‑聚赖氨酸按一定比例高速搅拌下混合，通过反相悬浮聚合法，经乳化交联制得一定粒径的具有三维网状结构的微球。本发明制得的止血抗菌微球，生物相容性好，表面布满褶皱，颗粒比表面积较大，吸水倍率和吸水速度都明显提高，既增强了止血效果，又具备较强的抗菌能力，而且本发明符合绿色加工工艺的要求，工艺简便，生产成本低，应用前景广阔。

Description

一种快速止血抗菌羧化淀粉-聚赖氨酸微球及其制备方法
技术领域
一种快速止血抗菌羧化淀粉-聚赖氨酸微球及其制备方法，该方法涉及医疗器械领域。
背景技术
人体受伤或经手术后由于动脉破裂、脏器破裂等原因大量出血，若不及时进行阻止会导致失血过多而危及生命。这无疑成为了日常意外事故或战伤死亡的主要原因，其中特别是血管丰富密集的四肢与躯干交界处出血或在脑、肾脏、肝脏和病变肿瘤等处手术时出血，同时出血部位容易感染金葡菌、绿脓杆菌和组溶血性链球菌等革兰氏阳性菌与阴性菌，而且不宜压迫包扎、缝合等机械性止血，以致快速安全地止血较为困难。目前，急需一种在外科手术、外伤急救、家庭自救等出血时进行高效止血的具有良好生物相容性、使用方便且价格已被广泛接受的可吸收降解性安全止血材料。因此，研发止血效果好、无毒副作用且易于生产加工的止血材料已成为目前研究的热点，这对伤情缓解、手术成功率等起到了尤为重要的作用。
目前，应用于外科及外伤出血的止血材料主要包括：壳聚糖类止血材料、淀粉型多聚糖止血材料、氧化纤维素和氧化再生纤维素、纤维蛋白胶等。其中近年来被广为推崇的是由美国Medafor公司生产的。AristaTM是一种以马铃薯淀粉为原料制备的止血微球，其有效成分是多微孔多聚糖，具有较强的吸水性，能够较快地吸收血液中的水分，同时因为其局部凝血因子浓度的增大，加快了内源性凝血，达到了牢固、可靠止血的效果。但这种止血材料除了吸水性不够强、吸水倍数低、无抑菌性能外，其采用的交联剂是表氯醇，存在潜在毒性而且价格昂贵，不适合大量规模化生产，极大地限制了它的广泛应用。其次是临床上使用较广的美国强生公司生产的可溶性止血纱布Surgicel，属于羧甲基纤维素类止血材料。据报道虽然止血效果增加且其产生的高酸环境有一定的抗菌能力，但这种高酸性的化学环境会经弥漫性的化学机制导致神经损伤，应避免直接用于***神经。另外StarchMedical Inc公司研制出的产品PerClotTM也是一种在体内可降解吸收、相容性好，同时能迅速形成凝血块并在局部发挥机械屏障作用的止血材料，但其抗菌能力较弱，安全性较低。
基于当今市场上各种止血材料以及淀粉微球具有高度三维网状结构、比表面积大可达到增强吸水效果等特点，制备止血微球作为理想的止血材料具有很大优势。目前制备淀粉类微球的方法有物理法、化学法、反相悬浮聚合法等。球磨技术是制备淀粉类微球的一种物理方法，主要以水或乙醇为介质，淀粉颗粒在机械力的作用下发生破碎。该法制备的淀粉微球粒径较大，不均匀，动力消耗大，成本高，少部分淀粉颗粒外表面破裂、粗糙，水解、酶解速度也大大加快。其中个别颗粒表面虽没有任何变化，但内部已经破裂。而反相悬浮聚合法是近年来发展起来的制备淀粉微球的一种新型乳液聚合技术，即将淀粉溶液分散于一定体积的油相中制成油包水型反相乳液后，加入适量交联剂，直接使淀粉高分子交联成微球。制备淀粉微球所采用的反相悬浮聚合法不仅工艺简单易行，而且所得的淀粉微球具有较坚固的网络结构，在被淀粉酶降解前其形状能保持相当长的时间。此外，反相悬浮聚合法还能使水溶性单体有效地聚合成粉状或乳状产物，其反应条件温和，副反应少，便于使用。
本发明是利用反相悬浮聚合法，将备受目前国内外关注的具有止血性能、可生物降解的羧化淀粉与抑菌活性较强的聚赖氨酸制备成止血抗菌微球，能够达到止血快速安全、抑菌活性高、毒副作用最少、刺激性最弱且生产成本低、易于工业生产的止血抗菌材料，在生活中的各方面及生物医药研究领域的应用前景广阔。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足之处，提供了一种快速止血抗菌羧化淀粉-聚赖氨酸微球及其制备方法，这种微球是既有止血性能，又有极强的抑菌能力的生物可吸收降解性材料，主要成分为羧化淀粉和ε-聚赖氨酸。羧化淀粉是一种能起到凝血作用的生物改性多聚糖，同时具有良好的组织相容性；ε-聚赖氨酸是一种具有抑菌功效的多肽，是赖氨酸的直链状聚合物，具有抑菌谱广、热稳定性好、水溶性好、安全性高等特性。将羧化淀粉与ε-聚赖氨酸经乳化交联制备成止血抗菌微球，达到了止血与抑菌的双重效果。
一种快速止血抗菌羧化淀粉-聚赖氨酸微球及其制备方法，其主要特征在于所述方法包括如下步骤：
(1)制备水相溶液：每次吸取20～100μLε-聚赖氨酸的水溶液(1.0～4.5％)在300～1500r/min高速搅拌下滴定到装有10～50mL的羧化淀粉溶液(0.3～0.6g/mL)中，制备得到羧化淀粉-聚赖氨酸水相溶液。
(2)乳化交联：将乳化剂加入到分散剂中分散，40～60℃下搅拌0.5～2h，再将步骤(1)中溶液加入到分散剂中，乳化0.5～2.5h，温度为30～50℃，高速搅拌使体系呈乳液状，然后将交联剂逐滴加入到溶液中，滴加完后搅拌2～6h。
(3)精制微球：将步骤(2)中溶液置于透析袋中透析，抽滤，用乙酸乙酯、无水乙醇和蒸馏水依次洗涤3-6次后，干燥、筛分、辐射灭菌，制得止血抗菌微球。
本发明主要是将羧化淀粉与ε-聚赖氨酸交联成一种既具有高吸液能力、高止血能力，又能够有效防止各种细菌对伤口感染的快速止血抗菌材料，在羧化淀粉的止血性能基础上大大提高了其抑菌能力，而且制备微球的原料来源广泛，成本低廉，工艺简便，易于规模化生产。
附图说明
图1为止血抗菌微球1#与AristaTM吸水速率比较图
图2为止血抗菌微球1#与AristaTM吸水倍率比较图
图3为止血抗菌微球1#与AristaTM抑菌率比较图
具体体实施方式
现结合实施例，对本发明作详细阐述，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述说明限定本发明的保护范围。
实施例1
(1)羧化淀粉-聚赖氨酸水相溶液的制备
每次吸取20μLε-聚赖氨酸的水溶液(1.0％)在300r/min高速搅拌下滴定到装有10mL的羧化淀粉溶液(0.3g/mL)中，制备得到羧化淀粉-聚赖氨酸溶液。
(2)乳化交联复合物的制备
将乳化剂按1∶100g/mL的配比加入到植物油中分散，40℃恒温水浴中搅拌0.5h，再将步骤(1)中溶液按1∶1(V/V)加入到植物油中，乳化0.5h，温度为30℃，高速搅拌使体系呈乳液状，然后将三氯氧磷酯按其与水相溶液1∶4g/mL的配比逐滴加入到溶液中，滴加完后搅拌2h。
(3)微球的精制
将步骤(2)的溶液置于透析袋中透析，抽滤，依次用乙酸乙酯、无水乙醇和蒸馏水各洗涤3次后，干燥、筛分、钴60辐射灭菌，制得止血抗菌微球。
实施例2
(1)羧化淀粉-聚赖氨酸水相溶液的制备
每次吸取40μLε-聚赖氨酸的水溶液(2％)在500r/min高速搅拌下滴定到装有20mL的羧化淀粉溶液(0.4g/mL)中，制备得到羧化淀粉-聚赖氨酸溶液。
(2)乳化交联复合物的制备
将乳化剂按1∶200g/mL的配比加入到植物油中分散，45℃恒温水浴中搅拌1h，再将步骤(1)中溶液按1∶1.1(V/V)加入到植物油中，乳化1h，温度为35℃，高速搅拌使体系呈乳液状，然后将三偏磷酸钠按其与水相溶液1∶8g/mL的配比逐滴加入到溶液中，滴加完后搅拌3h。
(3)微球的精制
将步骤(2)的溶液置于透析袋中透析，抽滤，依次用乙酸乙酯、无水乙醇和蒸馏水各洗涤4次后，干燥、筛分、钴60辐射灭菌，制得止血抗菌微球。
实施例3
(1)羧化淀粉-聚赖氨酸水相溶液的制备
每次吸取60μLε-聚赖氨酸的水溶液(2.5％)在300～1500r/min高速搅拌下滴定到装有30mL的羧化淀粉溶液(0.5g/mL)中，制备得到羧化淀粉-聚赖氨酸溶液。
(2)乳化交联复合物的制备
将乳化剂按1∶300g/mL的配比加入到液体石蜡中分散，50℃恒温水浴中搅拌1.5h，再将步骤(1)中溶液按1∶1.3(V/V)加入到液体石蜡中，乳化1.5h，温度为40℃，高速搅拌使体系呈乳液状，然后将多聚磷酸钠按其与水相溶液1∶12g/mL的配比逐滴加入到溶液中，滴加完后搅拌3.5h。
(3)微球的精制
将步骤(2)的溶液置于透析袋中透析，抽滤，依次用乙酸乙酯、无水乙醇和蒸馏水各洗涤4次后，干燥、筛分、钴60辐射灭菌，制得止血抗菌微球。
实施例4
(1)羧化淀粉-聚赖氨酸水相溶液的制备
每次吸取80μLε-聚赖氨酸的水溶液(4％)在300～1500r/min高速搅拌下滴定到装有50mL的羧化淀粉溶液(0.6g/mL)中，制备得到羧化淀粉-聚赖氨酸溶液。
(2)乳化交联复合物的制备
将乳化剂按1∶500g/mL的配比加入到液体石蜡中分散，60℃恒温水浴中搅拌2h，再将步骤(1)中溶液按1∶1.5(V/V)加入到液体石蜡中，乳化2h，温度为45℃，高速搅拌使体系呈乳液状，然后将多聚磷酸钠按其与水相溶液1∶20g/mL的配比逐滴加入到溶液中，滴加完后搅拌4h。
(3)微球的精制
将步骤(2)的溶液置于透析袋中透析，抽滤，依次用乙酸乙酯、无水乙醇和蒸馏水各洗涤5次后，干燥、筛分、钴60辐射灭菌，制得止血抗菌微球。
实施例5
吸水性能对比实验
本发明中采用毛细管法测定止血抗菌微球的吸水性能，注水于酸式滴定管内至酸式滴定管零刻度液面与砂芯漏斗滤板下端齐平。将滤纸放入砂芯漏斗，完全接触于滤板。打开活塞至滤纸完全吸水，读取滴定管刻度数据，作为初始零刻度。关闭活塞，称取0.1g止血抗菌微球1#，均匀铺在滤纸上，同时打开活塞，从液面开始下降，于25s，50s，75，100s计时观察液面下降距离，计算样品吸水速度及在单位时间内的吸水饱和情况。
本发明实施例中的止血抗菌微球1#与AristaTM(Medafor公司，美国)吸水性能作对照，测定结果见下表1。
表1止血抗菌微球1#与AristaTM吸水性比较
止血抗菌微球1# AristaTM
吸水速率(mL/g)(第一个25s) 0.3346 0.2013
吸水速率(mL/g)(第二个25s) 0.1435 0.0463
吸水速率(mL/g)(第三个25s) 0.0929 0.0275
吸水速率(mL/g)(第四个25s) 0.0415 0.0101
吸水倍率(mL/g) 19.2 6.3
吸水速率分别为在第一，第二，第三和第四个25s内吸水的平均速度，即20s内1g样品的吸水量(mL)。参阅图1为止血抗菌微球1#与AristaTM吸水速率比较图所示，并由表1中结果表明本发明的止血抗菌微球1#分别在四个25s内的吸水速率均明显大于AristaTM，说明止血抗菌微球1#比AristaTM吸水更快，更高效。
吸水倍率是指1g样品所能吸水的最大量(mL)。参阅图2为止血抗菌微球1#与AristaTM吸水倍率比较图所示，并由表1可见，本发明的止血抗菌微球1#相对于AristaTM，其吸水倍率明显提高，约为AristaTM的3倍。
实施例6
鼠肝渗血止血实验
取实验用小白鼠10只(体重为250～300g，雌雄不限)，随机分组，每组5只，分为止血抗菌微球1#实验组和AristaTM对照组。将鼠称重，耳缘静脉注射戊巴比妥钠30～40mg/kg麻醉，固定于手术台上，剪除腹部的毛，无菌操作打开腹腔，暴露肝脏，用手术刀片在肝脏上划出长约1cm，深约0.5cm的交叉伤口，立即在伤口处依次覆盖由实施例1制备的止血抗菌微球1#和已称重纱布，并于纱布放置砝码以压迫止血，即刻起开始计时，用纱布按压20、40、60s，AristaTM对照组按上述步骤同样处理，观察各组止血情况，记录止血成功例数见下表2。
表2止血抗菌微球1#与AristaTM止血时间比较
止血抗菌微球1#实验组 AristaTM对照组
按压20s成功止血例数 3/5 1/5
按压40s成功止血例数 5/5 3/5
按压60s成功止血例数 5/5 4/5
实施例7
鼠股动脉穿刺出血止血实验
取实验用小白鼠10只(体重为250～300g，雌雄不限)，随机分组，每组5只，分为止血抗菌微球1#实验组和AristaTM对照组。将鼠称重，耳缘静脉注射戊巴比妥钠30～40mg/kg麻醉，预定于手术台上，暴露股动脉，用6号针头穿刺暴露好的股动脉，自由喷血后用纱布拭去多余血液，然后立即在伤口处依次覆盖止血抗菌微球1#和已称重纱布，并于纱布放置砝码以压迫止血，即刻起开始计时，用纱布按压20、40、60s，AristaTM对照组按上述步骤同样处理，观察各组止血情况，记录止血成功例数见下表3。
表3止血抗菌微球1#与AristaTM在不同止血时间内成功止血例数比较
止血抗菌微球1#实验组 AristaTM对照组
按压20s成功止血例数 4/5 1/5
按压40s成功止血例数 5/5 3/5
按压60s成功止血例数 5/5 4/5
表2、3的结果均表明止血抗菌微球1#实验组和AristaTM对照组在按压20、40、60s成功止血例数有明显不同，前者较后者多，说明止血抗菌微球1#较AristaTM的止血效果好、效率高。
实施例8
抑菌效果检测实验
将金葡菌9h肉汤培养物制成菌悬液，取被试样液(止血抗菌微球1#和AristaTM)和对照样液(5mL)各2管。取上述菌悬液，分别在每个被试样液和对照样液内滴加100μL，混合均匀。开始计时，作用20min，分别取样液(0.5mL)投入含5mL PBS的试管内，充分混匀，作适当稀释，然后取其中2～3个稀释度，分别吸取1ml，置于3个平皿，用凉至40～45℃的营养琼脂培养基15mL作倾注，转动平皿，使其充分均匀，琼脂凝固后翻转平板，37℃培养48h，作活菌菌落计数，试验重复3次，计算抑菌率，见下表4。
表4止血抗菌微球1#和AristaTM抑菌率比较
样品类型 抑菌率(％)
5mLPBS 0
5mL止血抗菌微球1# 90.8
5mL AsritaTM 40.2
参阅图3为止血抗菌微球1#与AristaTM抑菌率比较图所示，并由表4中结果表明止血抗菌微球的抑菌率高达90.8％，远远高于AristaTM的抑菌水平，具有较强的抑菌效果，对伤口处细菌杀伤能力较强。
上述实施例均为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何其他的未背离本发明的实质性操作或工艺方法与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化等，均应为本发明的等效置换，都包含在本发明的保护范围之内。
本发明快速止血抗菌微球，制备步骤简单、易操作，成本低廉，止血效果好且抗菌性能强，具有很高的应用价值。

Claims (7)

1.一种快速止血抗菌羧化淀粉-聚赖氨酸微球及其制备方法，其主要特征在于所述方法包括如下步骤：
(1)制备水相溶液：每次吸取20～100μL ε-聚赖氨酸的水溶液(1.0～4.5％)在300～1500r/min高速搅拌下滴定到装有10～50mL的羧化淀粉溶液(0.3～0.6g/mL)中，制备得到羧化淀粉-聚赖氨酸水相溶液；
(2)乳化交联：将乳化剂加入到分散剂中分散，40～60℃下搅拌0.5～2h，再将步骤(1)中溶液加入到分散剂中，乳化0.5～2.5h，温度为30～50℃，高速搅拌使体系呈乳液状，然后将交联剂逐滴加入到溶液中，滴加完后搅拌2～6h；
(3)精制微球：将步骤(2)中溶液置于透析袋中透析，抽滤，用乙酸乙酯、无水乙醇和蒸馏水依次洗涤3-6次后，干燥、筛分、辐射灭菌，制得止血抗菌微球。
2.根据权利1所要求的方法，其特征是在于步骤(1)中羧化淀粉来源于国内或国外马铃薯提取的淀粉经羧化后制得。
3.根据权利1所要求的方法，其特征是在于步骤(1)中利用红外光谱仪和核磁共振光谱仪对溶液中的样品进行分析测定，研究其结构特征。
4.根据权利1所要求的方法，其特征是在于步骤(2)中乳化剂为司班和吐温系列中的一种或几种，优选制成复配乳化剂使用，分散剂为液体石蜡或植物油。
5.根据权利1所要求的方法，其特征是在于步骤(2)中乳化剂和分散剂的用量比为1∶100～500g/mL，水相与分散剂的体积比为1∶1～1.5。
6.根据权利1所要求的方法，其特征是在于步骤(2)中交联剂为三氯氧磷酯、三偏磷酸钠或多聚磷酸钠，且交联剂与水相溶液的用量比为1∶4～25g/mL。
7.根据权利1所要求的方法，其特征是在于步骤(3)中辐射灭菌，包括使用放射线同位素钴60、铯157产生的γ-射线或低能加速器放射出的β-射线等进行辐射处理。
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