CN114984304B - 一种抗菌止血凝胶粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗菌止血凝胶粉及其制备方法，属于伤口敷料技术领域；所述抗菌止血凝胶粉的原料包括：壳聚糖、海藻酸钠、羟甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、γ‑聚谷氨酸、铜盐及酸溶液；将壳聚糖、海藻酸钠、羟甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠在铜离子酸溶液条件下通过静电相互作用、氢键相互作用，离子螯合作用而形成水凝胶网络；本发明制备的抗菌止血凝胶具有广谱抗菌性，可高效杀死、抑制革兰氏阴/阳性细菌，用于创伤敷料粉能够有效地避免伤口感染；同时，其具有良好的止血活性，可快速止血，加快伤口愈合；对严重的皮肤表面局部出血，快速止血效果良好；本发明提供的制备方法为固‑液反应，制备工艺简单，可规模化生产。

Description

一种抗菌止血凝胶粉及其制备方法

技术领域

本发明属于伤口敷料技术领域，具体涉及一种抗菌止血凝胶粉及其制备方法。

背景技术

在创伤前期不受控制的出血和创伤感染及引起的并发症是目前临床上关键问题。通常，不受控制的出血是由穿透性损伤引起的。单单用止血绷带是很难止血的。因此，需要一些止血粉来快速止血。然而，这些止血粉在大量出血时仍然很难固定在伤口区域。目前的挑战仍然是需要制定更有效的止血方案。伤者面临的另一个挑战是越来越多的人感染了耐药性细菌。当大量出血出现时，一个大的伤口区域会暴露出来，这个暴露区容易被细菌侵入，引起严重的菌血症反应，甚至危及生命。鉴于大量出血和污染的双重挑战，急需开发新型高效的止血抗菌材料。理想的生物医用敷料，应具有良好的生物相容性，并能抗菌止血，吸收伤口浸出液，保持伤口清洁。水凝胶是一种新型生物材料，其在保持创面修复方面有着重要的应用价值，功能性水凝胶干粉有望解决上述问题。

壳聚糖是一种天然的海洋碱性多糖，具有良好的生物相容性和止血效果，其具有促愈，其不依赖于正常的凝血因子而独立发挥作用，带正电的官能团的大分子与带负电荷的红细胞交叉结合，形成血凝块，凝血过程是物理过程，没有任何不良反应，是止血材料的首选。铜是一种天然的金属元素，也是人体的一种必须元素之一，但是大剂量的铜离子会对生物体和环境对来负担，如何实现其生物相容和环境友好是一大技术挑战。

现有市场销售的壳聚糖止血粉产品，其成分主要为壳聚糖、羧甲基壳聚糖、壳聚糖盐酸盐、壳聚糖乳酸盐等，吸收性差，接触血液后易松散、溶解，形成的血凝块强度差，止血时间较长。最新的一些壳聚糖止血粉，是基于交联壳聚糖止血粉，其不溶于水，止血效果差，且制备工艺复杂，通常需要冷冻干燥的方式制成成品，成本较高，止血效果不佳，且抗菌性能较差。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种抗菌止血凝胶粉及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种抗菌止血凝胶粉，原料包括：壳聚糖、海藻酸钠、羟甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、γ-聚谷氨酸、铜盐及酸溶液。

进一步地，所述壳聚糖、海藻酸钠、羟甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠和γ-聚谷氨酸的质量比为100∶(0.5～10)∶(0.05～10)∶(20～60)∶(5～25)；所述铜盐的用量为海藻酸钠质量的0.5～20％；所述酸溶液包括盐酸、硝酸和硫酸中的一种或几种；所述酸溶液中H⁺的浓度为0.1～3M，所述酸溶液与所述壳聚糖的质量比为(0.1～5)∶1。

进一步地，所述铜盐包括氯化铜、硝酸铜和硫酸铜中的一种或几种。

本发明还提供了一种上述所述的抗菌止血凝胶粉的制备方法，将壳聚糖、海藻酸钠、羟甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠在铜离子酸溶液条件下通过静电相互作用、氢键相互作用，离子螯合作用而形成水凝胶网络，具体包括以下步骤：

将壳聚糖和海藻酸钠加入有机溶剂中进行搅拌溶胀，得到溶液A；将羟甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠和γ-聚谷氨酸分别溶于水，将得到的羟甲基纤维素钠水溶液、羧甲基淀粉钠水溶液和γ-聚谷氨酸水溶液加入所述溶液A中，得到溶液B；将铜盐加入所述酸溶液中，得到铜酸溶液，然后再向所述溶液B中加入所述铜酸溶液，反应结束之后过滤，对所得固体进行洗涤、干燥并研磨，即得所述抗菌止血凝胶粉。

进一步地，所述有机溶剂包括乙醇、丙醇和异丙醇中一种或者几种，所述有机溶剂用量为15～40mL/g壳聚糖。

进一步地，所述搅拌溶胀具体为在40～60℃下搅拌溶胀2～4h。

进一步地，所述反应温度为40～60℃，反应时间为6～12h。

进一步地，所述羟甲基纤维素钠水溶液、羧甲基淀粉钠水溶液和γ-聚谷氨酸水溶液依次加入所述溶液A中。

进一步地，所述羟甲基纤维素钠水溶液的浓度为0.1～2％；所述羧甲基淀粉钠水溶液的浓度为0.1～2％；所述γ-聚谷氨酸水溶液的浓度为0.1～3％。

进一步地，所述羟甲基纤维素钠水溶液、羧甲基淀粉钠水溶液和γ-聚谷氨酸水溶液依次加入所述溶液A中，搅拌混合时间分别为1～3h、1～4h和1～4h。

进一步地，所述铜盐加入所述酸溶液中搅拌混合2～10min，得到铜酸溶液。

本发明同时提供了上述所述的抗菌止血凝胶粉在制备抗菌止血材料中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明制备的抗菌止血凝胶具有广谱抗菌性，可高效杀死、抑制革兰氏阴/阳性细菌，抗革兰氏阴/阳性菌效率达到99％，用于创伤敷料粉能够有效地避免伤口感染；同时，其具有良好的止血活性，可快速止血，加快伤口愈合；对严重的皮肤表面局部出血，快速止血效果良好。

本发明提供的制备方法为固-液反应，同时本发明提供的快速止血凝胶干粉保留粉状物质形态，且制备工艺简单，可规模化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1中抗菌止血凝胶干粉的制备流程示意图；

图2为各组实验动物的止血效果，其中(a)为阴性对照组止血效果，(b)为市售强生止血粉处理组止血效果，(c)为实施例4制备得到的抗菌止血凝胶干粉处理组的止血效果。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。

另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

以下实施例中，所采用的壳聚糖、海藻酸钠、羟甲基纤维素钠及羧甲基淀粉钠均为食品级；所采用的γ-聚谷氨酸为化妆品级。

以下不再重复描述。

实施例1

抗菌止血凝胶干粉的制备，步骤如下：

(1)称取50g壳聚糖和2.5g海藻酸钠加入到750mL的乙醇中，50℃下搅拌溶胀3h，得到溶液A；

(2)称取羟甲基纤维素钠5g加入到100mL的超纯水中，50℃下搅拌溶解后加入到溶液A中，搅拌2h得到溶液B；称取羧甲基淀粉钠10g加入到500mL的超纯水中，50℃下搅拌溶解后加入到溶液B中，搅拌2h得到溶液C；称取γ-聚谷氨酸2.5g加入到100mL的超纯水中，溶解后加入到溶液C中，50℃下搅拌2h后得到溶液D；

(3)称取0.25g的氯化铜加入到25g的1M的盐酸溶液中，搅拌混合5min后加入到溶液D中，在40℃下，搅拌12小时后经过滤、洗涤，置于-80℃冷冻干燥机中冻干，之后球磨12h得到抗菌止血凝胶干粉。

本实施例的抗菌止血凝胶干粉的制备流程示意图如图1所示，抗菌止血凝胶干粉主要成分添加有层次性，先添加能够产生氢键的组分，其次添加能够产生静电作用的组分，最后添加离子交联组分，构筑水凝胶。

实施例2

同实施例1，区别在于，将步骤(2)中的“称取羧甲基淀粉钠10g加入到500mL的超纯水中”修改为“称取羧甲基淀粉钠12g加入到500mL的超纯水中”。

实施例3

同实施例1，区别在于，将步骤(2)中的“称取羧甲基淀粉钠10g加入到500mL的超纯水中”修改为“称取羧甲基淀粉钠14g加入到550mL的超纯水中”。

实施例4

同实施例1，区别在于，将步骤(2)中的“称取羧甲基淀粉钠10g加入到500mL的超纯水中”修改为“称取羧甲基淀粉钠16g加入到600mL的超纯水中”。

实施例5

抗菌止血凝胶干粉的制备，步骤如下：

称取50g壳聚糖和0.25g海藻酸钠加入到1500mL的异丙醇中，40℃下搅拌溶胀4h，得到溶液A；称取羟甲基纤维素钠2.5g加入到100mL的超纯水中，40℃下搅拌溶解后加入到溶液A中，搅拌3h得到溶液B；称取羧甲基淀粉钠20g加入到600mL的超纯水中，60℃下搅拌溶解后加入到溶液B中，搅拌1h得到溶液C；称取γ-聚谷氨酸5g加入到100mL的超纯水中，溶解后加入到溶液C中，60℃下搅拌1h后得到溶液D；称取0.5g的硝酸铜和25g浓度为1M的硝酸溶液中，搅拌混合2min后加入到溶液D中，在50℃下，搅拌8小时后经过滤、洗涤，置于-80℃冷冻干燥机中冻干，之后球磨12h得到抗菌止血凝胶干粉。

实施例6

抗菌止血凝胶干粉的制备，步骤如下：

称取50g壳聚糖和5.0g海藻酸钠加入到2000mL的丙醇中，60℃下搅拌溶胀2h，得到溶液A；称取羟甲基纤维素钠0.025g加入到100mL的超纯水中，60℃下搅拌溶解后加入到溶液A中，搅拌1h得到溶液B；称取羧甲基淀粉钠30g加入到700mL的超纯水中，40℃下搅拌溶解后加入到溶液B中，搅拌4h得到溶液C；称取γ-聚谷氨酸12.5g加入到100mL的超纯水中，溶解后加入到溶液C中，40℃下搅拌4h后得到溶液D；称取0.25g的硫酸铜和50g浓度为1M的硫酸溶液中，搅拌混合10min后加入到溶液D中，在60℃下，搅拌6小时后经过滤、洗涤，置于-80℃冷冻干燥机中冻干，之后球磨12h得到抗菌止血凝胶干粉。

对比例1

抗菌止血凝胶干粉的制备，步骤如下：

(1)称取50g壳聚糖和2.5g海藻酸钠加入到750mL的乙醇中，50℃下搅拌溶胀3h，得到溶液A；

(2)称取羧甲基淀粉钠10g加入到500mL的超纯水中，50℃下搅拌溶解后加入到溶液A中，搅拌2h得到溶液B；称取羟甲基纤维素钠5g加入到100mL的超纯水中，50℃下搅拌溶解后加入到溶液B中，搅拌2h得到溶液C；称取γ-聚谷氨酸2.5g加入到100mL的超纯水中，溶解后加入到溶液C中，50℃下搅拌2h后得到溶液D；

(3)称取0.25g的氯化铜加入到25g浓度为1M的盐酸溶液中，搅拌混合5min后加入到溶液D中，在40℃下，搅拌12小时后经过滤、洗涤，置于-80℃冷冻干燥机中冻干，之后球磨12h得到抗菌止血凝胶干粉。

对比例2

抗菌止血凝胶干粉的制备，步骤如下：

(1)称取50g壳聚糖和2.5g海藻酸钠加入到750mL的乙醇中，50℃下搅拌溶胀3h，得到溶液A；

(2)称取羟甲基纤维素钠5g加入到100mL的超纯水中，50℃下搅拌溶解后加入到溶液A中，搅拌2h得到溶液B；称取γ-聚谷氨酸2.5g加入到100mL的超纯水中，溶解后加入到溶液B中，50℃下搅拌2h后得到溶液C；称取羧甲基淀粉钠10g加入到500mL的超纯水中，50℃下搅拌溶解后加入到溶液C中，搅拌2h得到溶液D；

(3)称取0.25g的氯化铜加入到25g浓度为1M的盐酸溶液加中，搅拌混合5min后加入到溶液D中，在40℃下，搅拌12小时后经过滤、洗涤，置于-80℃冷冻干燥机中冻干，之后球磨12h得到抗菌止血凝胶干粉。

对比例3

同实施例1，区别在于，将步骤(3)中的25g浓度为1M的盐酸溶液替换为25g超纯水。

效果验证

1.止血实验

采用兔耳出血模型进行实验，试验方案：选取体重3kg的新西兰兔18只，实验动物于实验前24小时开始禁食不禁水。随机编号，随机分为A～C三组，每组6只，A组为市售强生止血粉处理组；B组为实施例4制备得到的抗菌止血凝胶干粉处理组，C组为阴性对照组。首先将兔肌肉注射麻醉，仰卧固定在手术台上；待兔完全麻醉后，在每只实验动物的耳朵相同部位制造相同的切口，对A组动物在耳创口上喷洒市售强生止血粉，对B组动物在耳创口上喷洒实施例4制备得到的抗菌止血凝胶干粉，轻压当血液涌出后，切耳皮，手术剪断耳脉，自由放血5s，如有血液渗出则再加一些相同的止血材料，直至20s内不渗血为止。当完全止血后，记录止血时间，取用材料数量；C组为阴性对照组，采用棉球按压止血，记录止血时间。

试验结果表明：C组，即阴性对照组止血平均需要60.5s，A组和B组平均需要按压四次，A组平均单次止血时间为52s，B组平均单次止血时间为48s。因此，本发明制备的抗菌止血凝胶干粉止血效果高于市售产品。

各组实验动物的止血效果如图2所示，其中(a)为阴性对照组止血效果，(b)为市售强生止血粉处理组止血效果，(c)为实施例4制备得到的抗菌止血凝胶干粉处理组的止血效果。

按照上述相同方法对实施例1～3、实施例5～6及对比例1～3制备得到的抗菌止血凝胶干粉的止血效果进行测试，结果如表1所示：

表1

药物组别	平均按压次数/次	平均单次止血时间/s
			实施例1	4	57
实施例2	4	55
			实施例3	4	50
实施例5	4	52
			实施例6	4	49
对比例1	6	59
			对比例2	5	57
对比例3	6	58

2.抗菌实验

将革兰氏阴性细菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌分别在LB培养基，TSB培养基，180rpm转速下摇匀，于37℃培养12小时后，用酶标仪测定细菌的浓度，调制细菌浓度为10⁸CFU/mL。然后初步将400μL细菌溶液分别与实施例1～6及对比例1～3制备的抗菌止血凝胶干粉(1mg/mL)混合在一起，37℃下孵育2小时后，从孔板中取出菌液，逐步稀释用平板法将菌液置于固体培养基上，37℃分别培养18h(大肠杆菌)，24h(金黄色葡萄球菌)后，进行计数和统计。

将通过对抗菌止血凝胶干粉抗菌性能研究，发现实施例1～6制备的抗菌止血凝胶干粉均能高效杀死细菌，杀菌率达到95％。

各组抗菌止血凝胶干粉的杀菌率如表2所示：

表2

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种抗菌止血凝胶粉，其特征在于，原料包括：壳聚糖、海藻酸钠、羟甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、γ-聚谷氨酸、铜盐及酸溶液；

所述壳聚糖、海藻酸钠、羟甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠和γ-聚谷氨酸的质量比为100∶(0.5～10)∶(0.05～10)∶(20～60)∶(5～25)；所述铜盐的用量为海藻酸钠质量的0.5～20％；所述酸溶液包括盐酸、硝酸和硫酸中的一种或几种；所述酸溶液中H⁺的浓度为0.1～3M，所述酸溶液与所述壳聚糖的质量比为(0.1～5)∶1；

所述抗菌止血凝胶粉的制备方法包括以下步骤：

将壳聚糖和海藻酸钠加入有机溶剂中进行搅拌溶胀，得到溶液A；将羟甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠和γ-聚谷氨酸分别溶于水，将得到的羟甲基纤维素钠水溶液、羧甲基淀粉钠水溶液和γ-聚谷氨酸水溶液加入所述溶液A中，得到溶液B；将铜盐加入所述酸溶液中，得到铜酸溶液，然后再向所述溶液B中加入所述铜酸溶液，反应结束之后过滤，对所得固体进行洗涤、干燥并研磨，即得所述抗菌止血凝胶粉；

所述羟甲基纤维素钠水溶液、羧甲基淀粉钠水溶液和γ-聚谷氨酸水溶液依次加入所述溶液A中。

2.根据权利要求1所述的抗菌止血凝胶粉，其特征在于，所述铜盐包括氯化铜、硝酸铜和硫酸铜中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的抗菌止血凝胶粉，其特征在于，所述有机溶剂包括乙醇、丙醇和异丙醇中一种或者几种，所述有机溶剂用量为15～40mL/g壳聚糖。

4.根据权利要求1所述的抗菌止血凝胶粉，其特征在于，所述搅拌溶胀具体为在40～60℃下搅拌溶胀2～4h。

5.根据权利要求1所述的抗菌止血凝胶粉，其特征在于，所述反应温度为40～60℃，反应时间为6～12h。

6.根据权利要求1所述的抗菌止血凝胶粉，其特征在于，所述羟甲基纤维素钠水溶液的浓度为0.1～2％；所述羧甲基淀粉钠水溶液的浓度为0.1～2％；所述γ-聚谷氨酸水溶液的浓度为0.1～3％。

7.权利要求1～6任一项所述的抗菌止血凝胶粉在制备抗菌止血材料中的应用。