CN115337444B - 一种负电性小分子调控的促凝血表面的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种负电性小分子调控的促凝血表面的制备方法，将表面具备阳离子的基材通过浸泡负电性小分子溶液进行改性，得到具有促凝血表面的止血材料，具体步骤为：配制负电性小分子溶液；将表面具备阳离子的基材浸入负电性小分子溶液中；洗涤、干燥，得到负电性小分子调控的促凝血表面。本发明实现了对阳离子聚合物过高正电性造成内源性凝血途径负面影响的消除，通过简便的聚合物结构调控改善了表面固定阳离子聚合物的基材的促凝血性能。

Description

一种负电性小分子调控的促凝血表面的制备方法
技术领域
本发明属于医用止血材料领域，涉及一种负电性小分子调控的促凝血表面的制备方法。
背景技术
高分子材料由于结构设计灵活多样，在止血、抗菌、药物载体等多领域研究广泛。其中阳离子聚合物有利于聚集负电性蛋白和细胞，被用于多类型止血材料的开发，但阳离子聚合物对凝血的作用是一把双刃剑，其过高的正电性也会影响内源性凝血途径，延缓凝血酶的生成。因此有必要通过调控阳离子聚合物的结构以改善其促凝血性能。相对于精细的化学修饰反应调控阳离子聚合物结构，通过小分子交换在阳离子聚合物上引入负电性小分子，将有望实现更加简便的聚合物结构调控。基于此，通过负电性小分子对阳离子聚合物的正电性进行调控，可在不同阳离子聚合物基材表面进行改性，得到促凝血表面。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种负电性小分子调控的促凝血表面的制备方法。具体提供如下技术方案：
一种负电性小分子调控的促凝血表面的制备方法，将表面具备阳离子的基材通过浸泡负电性小分子溶液进行改性，得到具有促凝血表面的止血材料，具体步骤为：
(1)配制负电性小分子溶液；
(2)将表面具备阳离子的基材浸入步骤1)的溶液中；
(3)洗涤、干燥，得到负电性小分子调控的促凝血表面。
进一步，步骤1)所述的负电性小分子为甲基硫酸钠、甲基磺酸钠、N-环己基氨基磺酸钠、吗啉乙磺酸钠盐一水合物、3-N(-吗啉基)丙磺酸钠、3-吗啉-2-羟基丙磺酸钠、葡萄糖酸的一种或多种混合，负电性小分子溶液的浓度为0.5-50mg/mL，步骤2)所述的浸泡过程时间为0.5-10h。
进一步，所述的表面具备阳离子的基材有三种：
基材a为本身表面不含有阳离子的基材与阳离子聚合物经自组装得到的阳离子固定化基材；
基材b为本身表面不含有阳离子的基材与正电性小分子经化学反应得到的表面阳离子固定化基材；
基材c为本身表面含有大量阳离子基团的基材，阳离子基团为胍基、伯胺、季铵或叔胺的一种或多种组合。
进一步，基材a中所述的自组装为将阳离子聚合物和负电性聚合物通过层层自组装方法包覆在表面，并控制最外层是阳离子聚合物。
进一步，基材a中所述的本身表面不含有阳离子的基材为304不锈钢、金属钛钉、硅片、明胶海绵、聚乙烯醇海绵或医用胶原蛋白海绵。
进一步，基材a中所述的阳离子聚合物为聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、聚赖氨酸、聚六亚甲基双胍盐酸盐、聚六亚甲基单胍盐酸盐中的一种或多种混合，所述的负电性聚合物为聚(4-苯乙烯磺酸钠)、聚甲基丙烯酸中的一种或多种混合。
进一步，基材b中所述的本身表面不含有阳离子的基材为明胶海绵、聚乙烯醇海绵、医用胶原蛋白海绵或纱布。
进一步，基材b中所述的化学反应为季铵化反应，通过本身表面不含有阳离子的基材表面的羟基、氨基或羧基与含环氧基的季铵盐发生开环反应。
进一步，所述的含环氧基的季铵盐为2,3-环氧丙基三甲基氯化铵或由环氧氯丙烷和N,N-二甲基X胺反应得到的产物，所述的X为乙、丙、丁、己、辛、癸、十二、十四。
进一步，其特征在于，2，3-环氧丙基三甲基季铵盐改性的明胶和甲基硫酸钠进行浸泡后，可以得到具有促凝血表面的止血材料；聚(4-苯乙烯磺酸钠)和聚(二烯丙基二甲基氯化铵)交替自组装改性得到的阳离子固定化304不锈钢表面和甲基硫酸钠进行浸泡后，可以得到具有促凝血表面的止血材料。
本发明的有益效果在于：本发明制备了一种通过负电性小分子调控表面具备阳离子的基材凝血性能的方法，通过表面固定状态下的阳离子聚合物浸泡于负电性小分子溶液，可发生负电性小分子与阳离子聚合物原有的抗衡阴离子的竞争过程，将一部分抗衡阴离子(如氢氧根、氯离子等)转变为新引入的负电性小分子，从而调控基材表面阳离子聚合物的强正电性以及伴随的与凝血过程中关键凝血因子/蛋白的强结合能力/黏附作用力(一般会造成凝血功能下降、血浆内源性凝血时间这一指标延长)。本发明实现了对阳离子聚合物过高正电性造成内源性凝血途径负面影响的消除，通过简便的聚合物结构调控改善了表面固定阳离子聚合物的基材的促凝血性能。因此，本发明相对于精细的化学修饰合成反应调控聚合物结构以开发具有促凝血性能的(表面固定高分子的)基材，提供了一种更简便的制备促凝血表面的方法。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
1)300mg氢氧化钠溶于10mL去离子水，1200mg 2，3-环氧丙基三甲基季铵盐(GTA)溶于40mL去离子水，二者混合浸泡明胶海绵24h，去离子水洗3次，每次10min，冷冻干燥得到季铵化明胶海绵(QGS)。
2)将1)中的季铵化明胶海绵浸泡在21mg/mL的甲基硫酸钠水溶液中2h，去离子水洗3次，每次30min，冷冻干燥得到止血海绵X1。
本实施例子中，表面具备阳离子的基材为季铵化明胶海绵，阳离子聚合物为季铵化明胶海绵，负电性小分子为甲基硫酸钠。
实施例2
将实施例1中步骤1)的季铵化明胶海绵浸泡在45mg/mL的甲基磺酸钠水溶液中2h，去离子水洗3次，每次30min，冷冻干燥得到止血海绵X2。
本实施例中，表面具备阳离子的基材为季铵化明胶海绵，阳离子聚合物为季铵化明胶海绵，负电性小分子为甲基磺酸钠。
实施例3
1)304不锈钢片(简称S)裁成1×1cm2，用异丙醇、乙醇、水连续超声清洗，干燥后用氧等离子体处理。用去离子水配制1mg/mL聚(二烯丙基二甲基氯化铵)
(PDADMAC)溶液，1mg/mL聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSS)溶液。交替浸泡PDADMAC和PSS溶液，每次20min，去离子水洗1min，氮气吹2min，得到S-PP4.5(S-PP4.5最外层是阳离子聚合物聚二烯丙基二甲基氯化铵)。
2)将1)中的S-PP4.5浸泡在1mg/mL的甲基硫酸钠水溶液中1h，去离子水洗1次，每次1min，氮气吹干得到止血材料X3。
本实施例中，表面具备阳离子的基材是304不锈钢片与聚(4-苯乙烯磺酸钠)和聚(二烯丙基二甲基氯化铵)交替自组装得到的阳离子固定化基材S-PP4.5，阳离子聚合物为聚(二烯丙基二甲基氯化铵)，负电性小分子为甲基硫酸钠。
对比例1
实施例1中步骤1)得到的季铵化明胶海绵，命名为Y1。
对比例2
实施例3中步骤1)中的S-PP4.5，命名为Y2。
对比例3
将实施例1中步骤1)的季铵化明胶海绵浸泡在21mg/mL的甲基磺酸钠水溶液中2min，去离子水洗3次，每次30min，冷冻干燥得到止血海绵Y3。
本对比例中，浸泡时间仅为2分钟，远远短于实施例1的2小时。
测试例1BCI
制备的促凝血表面止血材料X1～X3，对比例Y1～Y3进行体外凝血效果对比实验。
测试方法：止血海绵系列取5mg放入2mL塑料离心管，不锈钢片取1×1cm2放入6孔板。将100μL SD大鼠的新鲜抗凝血加入10μL的氯化钙溶液(CaCl2；0.2M)中混匀，立刻与预先准备的材料接触，在37℃的恒温水浴锅中孵育1分钟。然后再缓慢的加入10mL去离子水，继续孵育3分钟，将没有形成血凝块的血细胞充***解，释放血红蛋白。3min后吸取100μL液体加入96孔板，用酶联免疫检测仪测试545nm处的吸光度Abs来计算血红蛋白含量。空白组是取100μL新鲜抗凝血加入10mL去离子水，37℃的恒温水浴锅中孵育3分钟，吸取100μL测试545nm处的吸光度Abs。最后通过以下公式来计算凝血指数(BCI)。
凝血指数％(BCI)＝(Abs样品/Abs空白)×100％...................式
式中：Abs样品是实验组在545nm处的吸光度；Abs空白是空白组在545nm处的吸光度。实施例及对比例的BCI指数如表1所示：
表1体外凝血指数测试结果
样品 X1 X2 X3 Y1 Y2 Y3
BCI(％) 42.0 38.1％ 40.8 49.1 89.9 71.2
体外凝血指数BCI是表征材料体外促凝血性能、筛选止血材料的重要指标，BCI值越小，表明材料的体外促凝血性能越好。从表1可以看出，本发明实施例1～3得到的止血材料X1～X3的BCI指数明显低于对比例Y1～Y3中的同种类材料。由此可见，采用本发明的制备方法，可以得到具有优异止血性能的止血材料。
通过浸泡不同浓度的负电性小分子，可有效调节阳离子聚合物的正电性，消除阳离子聚合物过强正电性带来的对内源性凝血途径的不利影响，可以有效的提高阳离子聚合物的促凝血性能。
对比例1是季铵化明胶海绵不浸泡负电性小分子甲基硫酸钠进行改性，表1的Y1的BCI比实施例1和2的BCI都大，说明未经过负电性小分子调控正电性的阳离子聚合物由于其过高的正电性，对内源性凝血途径产生负面影响，以至于无法有效的提高止血材料的止血性能。
对比例2是包覆阳离子聚合物涂层的不锈钢片不浸泡甲基硫酸钠进行改性，表1的Y2的BCI结果比实施例3的BCI大的多，说明，未经过负电性小分子调控正电性的阳离子聚合物的不锈钢表面由于其过高的正电性，对内源性凝血途径产生负面影响，以至于无法有效的提高止血材料的止血性能。
对比例3是在实施例1的制备步骤2)中，对季铵化明胶海绵浸泡浓度合适的甲基磺酸钠、但浸泡时间过短不利于抗衡离子有效交换，Y3的BCI大于Y1的BCI值，说明不合适的负电性小分子调控过程对阳离子聚合物的正电性屏蔽不够，导致材料正电性过强，对内源性凝血途径产生负面影响，以至于无法有效的提高止血材料的止血性能。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种负电性小分子调控的促凝血表面的制备方法，其特征在于，将表面具备阳离子的基材通过浸泡负电性小分子溶液进行改性，得到具促凝血表面的止血材料，具体步骤为：
（1）配制负电性小分子溶液；
（2）将表面具备阳离子的基材浸入步骤1）的溶液中；
（3）洗涤、干燥，得到负电性小分子调控的促凝血表面；
步骤1）所述的负电性小分子为甲基硫酸钠、甲基磺酸钠、N-环己基氨基磺酸钠、吗啉乙磺酸钠盐一水合物、3-N（-吗啉基）丙磺酸钠、3-吗啉-2-羟基丙磺酸钠、葡萄糖酸的一种或多种混合，负电性小分子溶液的浓度为0.5-50 mg/mL，步骤2）所述的浸泡过程时间为0.5-10 h。
2.根据权利要求1所述的一种负电性小分子调控的促凝血表面的制备方法，其特征在于，所述的表面具备阳离子的基材有三种：
基材a为本身表面不含有阳离子的基材与阳离子聚合物经自组装得到的阳离子固定化基材；
基材b为本身表面不含有阳离子的基材与正电性小分子经化学反应得到的表面阳离子固定化基材；
基材c为本身带阳离子表面的基材。
3.根据权利要求2所述的一种负电性小分子调控的促凝血表面的制备方法， 其特征在于，基材a中所述的自组装为将阳离子聚合物和负电性聚合物通过层层自组装方法包覆在表面，并控制最外层是阳离子聚合物。
4.根据权利要求2所述的一种负电性小分子调控的促凝血表面的制备方法， 其特征在于，其特征在于，基材a中所述的本身表面不含有阳离子的基材为304不锈钢、金属钛钉、硅片、明胶海绵、聚乙烯醇海绵或医用胶原蛋白海绵。
5.根据权利要求2所述的一种负电性小分子调控的促凝血表面的制备方法， 其特征在于，基材a中所述的阳离子聚合物为聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯、聚赖氨酸、聚六亚甲基双胍盐酸盐、聚六亚甲基单胍盐酸盐中的一种或多种混合，所述的负电性聚合物为聚（4-苯乙烯磺酸钠）、聚甲基丙烯酸中的一种或多种混合。
6.根据权利要求2所述的一种负电性小分子调控的促凝血表面的制备方法， 其特征在于，基材b中所述的本身表面不含有阳离子的基材为明胶海绵、聚乙烯醇海绵、医用胶原蛋白海绵或纱布。
7.根据权利要求2所述的一种负电性小分子调控的促凝血表面的制备方法， 其特征在于，基材b中所述的化学反应为季铵化反应，通过本身表面不含有阳离子的基材表面的羟基、氨基或羧基与含环氧基的季铵盐发生开环反应。
8.根据权利要求7所述的一种负电性小分子调控的促凝血表面的制备方法，其特征在于，所述的含环氧基的季铵盐为2,3-环氧丙基三甲基氯化铵或由环氧氯丙烷和N,N-二甲基X胺反应得到的产物，所述的X为十二或十四。
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