一种自膨胀止血气凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种自膨胀止血气凝胶及其制备方法，其制备方法为：将碳酸钙粉末分散于磷酸盐缓冲溶液中，加入凝血酶在4℃孵育1

【技术实现步骤摘要】
一种自膨胀止血气凝胶及其制备方法


[0001]本专利技术属于生物医药材料
，具体涉及一种自膨胀止血气凝胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]由各种暴力因素(包括地震灾害、交通事故和战争等)所引起的难以控制的伤口出血仍然是一个巨大的挑战。据统计，难以控制的大出血所造成的死亡占全世界意外事故死亡人数30％，被认为是导致严重疾病和死亡的首要原因。虽然各种止血材料(包括纤维蛋白胶、壳聚糖海绵、水凝胶粘合剂和止血粉)已被广泛开发，但它们往往只能加速伤口表面浮血的凝固，而无法接触伤口深处的出血点，更无法克服复杂伤口的恶劣环境(包括不规则形状、高速的血流、隐蔽的出血点和无法按压等)。因此，针对复杂伤口，迫切需要开发一种更为高效的止血材料。
[0003]利用注射或者其它药物递送手段将止血剂逆着血流输送至伤口深处，从源头阻断出血，促进出血点栓塞，是目前治疗复杂伤口极其重要的策略。例如，专利号CN111135339A、CN112891613A的专利中利用具有定向驱动机制(如磁场驱动或气体推进)的微型马达主动向深部出血部位输送止血剂，促使药物在不规则的复杂伤中进一步扩散，实现药物的“逆流而上”，以增加止血药物和出血的接触面积。然而，该策略中所使用的磁场力或者气体推进力持续能力较差，尤其是在大型动物动脉出血伤口模型中药物递送效果不佳。此外，还有很多公开的气凝胶止血材料的专利报道，可注射的形状记忆气凝胶实现对复杂伤口进行封堵止血。在止血过程中，该气凝胶通过注射装置直接推入血腔，其通过吸收血液而在血腔内部迅速膨胀，以适应伤口形状，从伤口内部封堵伤口。与传统止血材料借助外界力量按压伤口表面的方式不同，该形状记忆气凝胶通过膨胀作用而对内部伤口施加压力，具有更强的伤口形状适应能力，因此其比传统海绵止血材料具有更高的止血效率。然而，体积膨胀海绵因为其固定的几何形状，很难填充复杂伤口内的隐蔽的出血点和微型的沟壑，这种不充分的的填充可能导致止血失败。
[0004]庞巴迪甲虫，是鞘翅目昆虫的一种，其在受到威胁时，可以从腹部尖端迅速喷射出高温有毒的喷雾。其喷射机制是基于腹腔内过氧化氢和过氧化物酶之间的化学反应，通过生成大量O2将有毒产物从腹部喷嘴中排出，这种基于化学反应的生物“脉冲喷射”可以实现几厘米的喷射，大约是其身体长度的四倍，可以实现大范围的防御。为了解决上述障碍，本专利技术利用庞巴迪甲虫的生物“脉冲喷射”为启发研发一种与喷射系统兼容的新型体积膨胀止血气凝胶。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供一种与喷射系统兼容的新型自膨胀止血气凝胶及其制备方法，利用气体膨胀产生脉冲式喷射作用，实现向伤口深处隐蔽出血点和微型沟壑出血点递送药物，并利用气体喷射所引发的对流作用促进药物在伤口内部扩散，
增加药物与凝血物质的接触面积，加速血栓形成。
[0006]本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：
[0007]本专利技术第一个目的在于提供一种自膨胀止血气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008]将丝素纳米短纤维与壳聚糖溶液混合，并加入戊二醛，充分搅拌后冷冻干燥得到气凝胶支架；
[0009]将碳酸钙粉末分散于磷酸盐缓冲溶液中，装载凝血酶得到载药碳酸钙，将载药碳酸钙与质子化氨甲环酸粉末进行混合得到碳酸钙混合粉末；
[0010]将气凝胶支架径向的一端浸入明胶溶液中，并将另一端真空负压加载碳酸钙混合粉末；最后压缩得到自膨胀止血气凝胶。
[0011]通过真空负压加载法使载药碳酸钙微球和质子化氨甲环酸吸附至气凝胶支架管道内部，可促使气凝胶在接触血液后可迅速喷射气体，加速药物的释放和递送，增强药物与血液的接触面积，有利于血栓形成。
[0012]进一步的，所述气凝胶支架的制备方法为：将丝素蛋白溶液用静电纺丝制备成丝素纳米短纤维，将丝素纳米短纤维制成悬浮液后加入质量分数为0.5～10％的壳聚糖溶液，混合使得到的丝素纳米纤维浓度为10～400mg/mL，加入戊二醛，充分搅拌后冷冻干燥得到气凝胶支架。
[0013]进一步的，所述丝素蛋白溶液的制备方法为：将剪碎的蚕茧壳加入碳酸钠溶液中，加热至沸腾，脱胶后得到丝素蛋白，将烘干后的丝素蛋白加入溴化锂溶液中溶解透析，冷冻干燥后，用六氟异丙醇重新溶解得到丝素蛋白溶液。
[0014]进一步的，静电纺丝时丝素蛋白的质量浓度为3
‑
5％。
[0015]进一步的，静电纺丝的条件为：纺丝速度为0.01
‑
0.5ml/min，纺丝时间为12
‑
48h。
[0016]进一步的，所述壳聚糖溶液为将壳聚糖溶解在醋酸溶液中得到，壳聚糖的浓度为0.5
‑
10％。
[0017]进一步的，静电纺丝得到的丝素纳米短纤维分散在去离子水中剪切，形成丝素纳米短纤维悬浮液。优选的，剪切转速为6000
‑
10000rpm，剪切时间为10
‑
20min。
[0018]进一步的，所述载药碳酸钙的制备方法为：按照10
‑
30U/g加入凝血酶，在4℃孵育1
‑
3h后，离心洗去未装载的凝血酶，沉淀物冷冻干燥得到载药碳酸钙。
[0019]进一步的，质子化氨甲环酸粉末的制备方法为：将氨甲环酸溶解于去离子水中后，用浓盐酸调节溶液的pH值至3.5～4，冷冻干燥得到质子化氨甲环酸粉末。
[0020]进一步的，所述载药碳酸钙与质子化氨甲环酸粉末的摩尔比为1:1～1:4。
[0021]进一步的，气凝胶支架制备的冷冻干燥条件为：调整温度为
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80
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190℃，待完全结冰后干燥48h，并将冷冻后的气凝胶置于真空干燥箱中在60℃真空干燥2
‑
6h。本专利技术基于定向低温冷冻方法制备的自膨胀气凝胶，其在纵截面上呈现上下贯通且平行管道结构，横截面则呈现均匀排列的蜂窝状多孔结构，管道直径约为15
‑
30μm。纳米短纤维分布在管道之间的缝隙中，大部分垂直于管壁。相互交织的纳米短纤维有利于提升与血液的接触面积，增强隔离效果。
[0022]进一步的，气凝胶支架在明胶溶液中浸入深度为气凝胶支架高度的1/5～4/5，自然降温后取出。
[0023]进一步的，所述明胶溶液的浓度为4％w/v，使用时明胶溶液温度保持在25～45℃。优选的，使用时明胶溶液温度保持在38～42℃。
[0024]进一步的，所述碳酸钙混合粉末的负载量为0.1
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1.0g/cm3。
[0025]本专利技术第二个目的在于提供一种根据上述方法制备得到的自膨胀止血气凝胶。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果在于：
[0027]本专利技术基于庞巴迪甲虫喷射毒气的行为，提出一种主动喷射药物的自膨胀止血气凝胶，将内部相互交织的纳米短纤维、形状记忆性能和气体喷射性能协同组合，使得气凝胶在治疗各种复杂伤口方面显示巨大的临床应用潜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自膨胀止血气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将丝素纳米短纤维与壳聚糖溶液混合，并加入戊二醛，充分搅拌后冷冻干燥得到气凝胶支架；将碳酸钙粉末分散于磷酸盐缓冲溶液中，装载凝血酶得到载药碳酸钙，将载药碳酸钙与质子化氨甲环酸粉末进行混合得到碳酸钙混合粉末；将气凝胶支架径向的一端浸入明胶溶液中，并将另一端真空负压加载碳酸钙混合粉末；最后压缩得到自膨胀止血气凝胶。2.如权利要求1所述一种自膨胀止血气凝胶的制备方法，其特征在于：所述气凝胶支架的制备方法为，将丝素蛋白溶液用静电纺丝制备成丝素纳米短纤维，将丝素纳米短纤维制成悬浮液后加入质量分数为0.5～10％的壳聚糖溶液，混合使得到的丝素纳米纤维浓度为10～400mg/mL，加入戊二醛，充分搅拌后冷冻干燥得到气凝胶支架。3.如权利要求1所述一种自膨胀止血气凝胶的制备方法，其特征在于，静电纺丝的条件为：纺丝速度为0.01
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0.5ml/min，纺丝时间为12
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48h。4.如权利要求1所述一种自膨胀止血气凝胶的制备方法，其特征在于：所述壳聚糖溶液为将壳聚糖溶解在醋酸溶液中得到，壳聚糖的浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝广芊，卢必涛，胡恩岭，陆飞，谢瑞琪，余堃，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：