CN110917385B

CN110917385B - 一种自修复快速封合医用胶及其制备方法

Info

Publication number: CN110917385B
Application number: CN201911138931.7A
Authority: CN
Inventors: 张海军; 袁坤山; 王如蒙; 卢沙; 张淑欣; 鲁手涛; 尹玉霞; 段翠海; 侯文博
Original assignee: Shandong Branden Medical Devices Co Ltd
Current assignee: Shandong Branden Medical Devices Co Ltd
Priority date: 2019-11-20
Filing date: 2019-11-20
Publication date: 2022-01-11
Anticipated expiration: 2039-11-20
Also published as: CN110917385A

Abstract

本发明公开了一种自修复快速封合医用胶及其制备方法。该医用胶是由两种组分经混合工具物理混合后共价交联而成。其中第一组分由酯化改性的醛基高分子组成，第二组分由氨基改性高分子组成。本发明通过调节酯化基团、醛基和氨基的比例和浓度，可调节医用胶的成胶时间、破裂强度和对伤口的粘附力。本发明通过调节第一组分和第二组分的浓度，可调节医用胶成胶前的粘度和密度，可减少受血液的影响。本发明所述医用胶具有较高的氨基含量，具有一定的抑菌能力。本发明所述医用胶成胶时，可形成动态键，具有一定的自修复功能。故本医用胶具有快速高效止血、自修复和抑菌的功效。

Description

一种自修复快速封合医用胶及其制备方法

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，特别涉及一种自修复快速封合医用胶及其制备方法。

背景技术

在外科手术中，能够快速、有效和安全的止血是保证手术成功的关键因素之一。优秀的医用胶可以控制创面渗血或组织液，保证手术视野清晰，提高手术效率、加速患者术后恢复。

国内外已经开发出多种医用胶，主要有动物源性医用胶、半合成材料医用胶和合成材料医用胶，其中动物源性医用胶分为含有凝血酶的纤维蛋白胶（如倍绣胶和护固莱士）和胶原及明胶（如流体明胶（surgiflo））；半合成材料医用胶分为明胶-间苯二酚甲醛/戊二醛（如Gluetiss）和牛血清白蛋白/戊二醛（如Bioglue）；合成材料包括α-氰基丙烯酸酯类（如康派特医用胶和白云医用胶等）和聚乙二醇类（如Duraseal和Adherus）。目前市面上销售的医用胶遇到血液容易失活，并且不具有自修复功能，限制了其使用范围。

目前，有人公开了一种快速止血凝胶，例如中国专利文献CN106620825A公开了一种双组分快速止血凝胶及其应用，该凝胶由质量浓度1-20％醛基化天然多糖溶液和质量浓度1-20％的氨基改性天然生物高分子溶液以体积比1:0.1-1组成；该发明通过增加天然多糖中醛基含量和提高醛基化天然多糖溶液浓度可以增加凝胶的黏稠度和降低成胶时间。通过增加氨基改性天然生物高分子中氨基的接枝量和氨基改性的天然高分子溶液浓度，可以减少成胶时间。该发明采用改性的天然多糖和天然生物高分子，生物安全性好，用法简单可用于医用止血领域，可以在10～600秒内成胶止血。该专利所述的止血凝胶具有自修复功能，也具有一定的防止受血液影响的功效，但该专利所述止血凝胶的成交时间在10秒以上。

中国专利文献CN108187130A公开了一种用于生物损伤或止血的试剂，所述试剂包括由光响应交联基团修饰的天然生物大分子，以及该光响应交联基团修饰的天然生物大分子的应用和用光响应交联基团修饰的天然生物大分子进行损伤修复或者止血的方法。该发明的光控生物胶水的生物粘性，可以通过光照激活来控制。光照激发前，生物胶水中不含醛基，无法与组织上的氨基发生反应，因此没有组织粘性。光照激活后，邻硝基苄基类光板机分子上产生醛基，能够快速与组织上的氨基发生反应，从而使生物胶水具有较好的生物粘性。通过增加邻硝基苄基类光扳机修饰的天然生物大分子的浓度，可以增加生物胶水的粘性。该法发明采用光响应交联基团修饰的天然生物大分子和邻硝基苄基类光扳机修饰的天然生物大分子，生物安全性好，用法简单可用于医用止血、组织粘合修补领域，可以在1~30秒内成胶，实现快速止血和组织修补。该专利通过光转化原理一定程度上避免了血液对止血试剂的影响，增加了对湿态组织的粘附能力，并且可快速成胶，止血速度快。但该专利所述生物损伤或止血试剂需要紫外光照进行激发，限制了其在人体内不可用紫外光照射组织的应用，具有局限性。

综上所述，临床上急需一种生物相容性好、能够快速成胶、在湿态组织粘附性高、不需要光照、具有较高破裂强度的医用胶。

发明内容

本发明的目的是提供一种原位交联成型、具有反应条件温和，可快速成胶，在湿态组织粘附性高，具有较高破裂强度，生物相容性好，不需要光照的医用胶。

本发明还提供了该医用胶的制备方法，其制备方法简单，便于操作实施。

本发明是通过下述技术方案实现的。

一种自修复快速封合医用胶，所述医用胶的制备原料包括由酯化改性的醛基高分子组成的第一组分和氨基改性高分子组成的第二组分。

上述自修复快速封合医用胶中含氨基改性高分子为氨基改性多糖、氨基改性蛋白和氨基改性聚氨基酸类的一种或多种。

上述自修复快速封合医用胶中含氨基改性高分子分子量为3KDa-3000KDa。

上述自修复快速封合医用胶中含氨基改性高分子中氨基的摩尔含量为40%-80%。

上述自修复快速封合医用胶中氨基改性多糖主链为透明质酸、海藻酸钠、壳聚糖、葡聚糖、琼脂糖、羧甲基纤维素或硫酸软骨素的一种或多种。

上述自修复快速封合医用胶中氨基改性蛋白主链为明胶、胶原蛋白、蚕丝蛋白、纤维蛋白的一种或多种。

上述自修复快速封合医用胶中氨基改性聚氨基酸主链为聚天冬氨酸、聚赖氨酸一种或两种。

上述自修复快速封合医用胶中酯化改性的醛基高分子酯化官能团选自琥珀酰亚胺戊二酸酯基（SG），琥珀酰亚胺癸二酸酯基（-SSeb），琥珀酰亚胺琥珀酸酯基（-SS），琥珀酰亚胺丙酸酯基（-SPA）, 琥珀酰亚胺乙酸酯基（-SCM），琥珀酰亚胺碳酸酯基（-SC）等。

上述自修复快速封合医用胶中酯化改性的醛基高分子主链为透明质酸、海藻酸钠的一种或两种。

上述自修复快速封合医用胶中酯化改性的醛基高分子的分子量为3KDa-3000KDa。

上述自修复快速封合医用胶中酯化改性的醛基高分子的醛基摩尔含量为40%-80%。

上述自修复快速封合医用胶中酯化改性的醛基高分子的酯化基团摩尔含量为40%-80%。

本发明还提供了该自修复快速封合医用胶的制备方法，其特征在于：将第一组分溶于pH值为4-7.4的缓冲液中，得到溶液A，将第二组份溶于pH值为7.4-10的缓冲液中，得到溶液B，再将溶液A和溶液B混合，第一组分和第二组分发生交联反应，形成医用胶。

上述制备方法中，溶液A中含氨基的高分子的浓度为2-20%（质量分数），所述溶液B中邻苯二酚修饰的醛基多糖的浓度为2-20%（质量分数）。

上述制备方法中，溶液A和溶液B按着体积比为1: 1用双联注射器进行混合。

上述制备方法中，缓冲液用磷酸盐、碳酸盐、磷酸、乙酸、盐酸盐、盐酸、氢氧化钠等一种或多种组成。缓冲液具体成分可根据组分在缓冲液中的稳定性和成型医用胶的理化性能、生物相容性情况进行选择，并且也不应含有害或有毒的溶剂，通常选用水作为溶剂，缓冲液的渗透压应与生物体血液渗透压相同或相近。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明的自修复快速封合医用胶可原位成胶，无需光照，避免了光照对组织的伤害。

2.本发明的自修复快速封合医用胶利用了酯化官能团和醛基与氨基反应的方式，使医用胶成胶速度快、成胶破裂强度高，最快只需1秒便可成胶，最高破裂强度高达280mmHg，可实现快速止血。

3.本发明的自修复快速封合医用胶利用酯化改性的醛基高分子和氨基改性高分子增加了医用胶的粘度和密度，从而在喷涂过程中减少受血液影响，使医用胶能够紧密贴合伤口。

4.本发明的自修复快速封合医用胶通过调节医用胶中醛基和酯化基团的含量可调节医用胶对伤口的粘附性。

5.本发明的自修复快速封合医用胶中含有动态化学键，具有自修复功能，医用胶破损后能够自我修复，延长材料的使用寿命和减少意外损伤对组织的伤害。

附图说明：

1.图1为自修复快速封合医用胶样品。

2.图2为自修复快速封合医用胶的成胶示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。下述实施例是在本发明技术方案的基础上进行的，进一步给出了本发明详细的实施方式和具体的操作过程，实施例将有助于理解本发明，但是本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

实施例1

将分子量为15-25KDa、氨基摩尔比率为80%的氨基化修饰的明胶1g溶解在10ml、pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液A。

将分子量为80-120KDa、醛基摩尔比率为80%、琥珀酰亚胺戊二酸酯基（SG）摩尔比为80%的酯化改性的醛基海藻酸钠1.25g溶解在10ml、pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液B。

将溶液A和溶液B分别灌注到双联注射器中的两个注射器中，通过双联注射器的混合和雾化，形成医用胶。

实施例2

将分子量为2500-3000KDa、氨基摩尔比率为40%的氨基化修饰的透明质酸0.2g溶解在10ml、pH值为10的硼酸盐缓冲溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液A。

将2000-3000KDa、醛基摩尔比率为40%、琥珀酰亚胺癸二酸酯基（-SSeb）摩尔比为40%的酯化改性的醛基壳聚糖0.2g溶解在10ml、pH值为4的磷酸溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液B。

实施例3

将分子量为3-10KDa、氨基摩尔比率为60%的氨基化修饰的聚赖氨酸2g溶解在10ml、pH值为8.5的碳酸盐缓冲溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液A。

将分子量为3-5KDa、醛基摩尔比率为60%、琥珀酰亚胺琥珀酸酯基（-SS）摩尔比为60%的酯化改性的醛基葡聚糖2g溶解在10ml、pH值为5.5的乙酸溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液B。

实施例4

将分子量为80-120KDa、氨基摩尔比率为80%的氨基化修饰的海藻酸钠2g溶解在10ml、pH值为7.4的生理盐水溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液A。

将分子量为1000-2000KDa、醛基摩尔比率为80%、琥珀酰亚胺丙酸酯基（-SPA）摩尔比为80%的酯化改性的醛基透明质酸2g溶解在10ml、pH值为7.4的生理盐水溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液B。

实施例5

将分子量为1000-2000KDa、氨基摩尔比率为80%的氨基化修饰的壳聚糖0.5g和分子量为5-7.5KDa、氨基摩尔比率为40%的氨基化修饰的葡聚糖0.5g，溶解在10ml、pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液A。

将分子量为100-200KDa、醛基摩尔比率为80%、琥珀酰亚胺乙酸酯基（-SCM）摩尔比为60%的氨酯化改性的醛基琼脂糖0.5g，继续加入分子量为6.4-17KDa、醛基摩尔比率为40%、琥珀酰亚胺碳酸酯基（-SC）摩尔比为60%的酯化改性的醛基羧甲基纤维素0.5g，最后加入分子量为20-50KDa、醛基摩尔比率为60%、琥珀酰亚胺琥珀酸酯基（-SS）摩尔比为60%的酯化改性的醛基硫酸软骨素0.25g，溶解在10ml、pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液B。

实施例6

将分子量为100-300KDa、氨基摩尔比率为40%的氨基化修饰的胶原蛋白0.1g和分子量为3-10KDa、氨基摩尔比率为60%的氨基化修饰的聚天冬氨酸0.05g，以及分子量为30-50KDa、氨基摩尔比率为80%的氨基化修饰的琼脂糖0.05g，溶解在10ml、pH值为10的氢氧化钠溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液A。

将分子量为1000-2000KDa、醛基摩尔比率为60%、琥珀酰亚胺戊二酸酯基（SG）摩尔比为40%的酯化改性的醛基透明质酸0.1g和分子量为2000-3000KDa、醛基摩尔比率为40%、琥珀酰亚胺癸二酸酯基（-SSeb）摩尔比为80%的酯化改性的醛基硫酸软骨素0.1g，溶解在10ml、pH值为4的盐酸溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液B。

实施例7

将分子量为10-30KDa、氨基摩尔比率为40%的氨基化修饰的蚕丝蛋白1g和分子量为100-200KDa、氨基摩尔比率为60%的氨基化修饰的纤维蛋白1g，溶解在10ml、pH值为8.5的碳酸盐缓冲溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液A。

将分子量为50-80KDa、醛基摩尔比率为40%、琥珀酰亚胺琥珀酸酯基（-SS）摩尔比为60%的酯化改性的醛基海藻酸钠0.5g和分子量为10-20KDa、醛基摩尔比率为60%、琥珀酰亚胺丙酸酯基（-SPA）摩尔比为40%的酯化改性的醛基羧甲基壳聚糖1.5g，溶解在10ml、pH值为5.5的乙酸溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液B。

实施例8

将分子量为3-10KDa、氨基摩尔比率为60%的氨基化修饰的羧甲基纤维素0.2g和分子量为2000-3000KDa、氨基摩尔比率为80%的氨基化修饰的硫酸软骨素0.5g，以及分子量为200-300KDa、氨基摩尔比率为40%的氨基化修饰的聚赖氨酸0.3g，溶解在10ml、pH值为7.4的生理盐水溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液A。

将分子量为1000-2000KDa、醛基摩尔比率为40%、琥珀酰亚胺乙酸酯基（-SCM）摩尔比为80%的酯化改性的醛基壳聚糖0.3g和分子量为3-5KDa、醛基摩尔比率为60%、琥珀酰亚胺碳酸酯基（-SC）摩尔比为40%的酯化改性的醛基葡聚糖0.3g，以及分子量为100-200KDa、醛基摩尔比率为80%、琥珀酰亚胺戊二酸酯基（SG）摩尔比为60%的酯化改性的醛基琼脂糖0.4g，溶解在10ml、pH值为7.4的生理盐水溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液B。

比较例1

将分子量为15-25KDa、氨基摩尔比率为80%的氨基化修饰的明胶0.05g溶解在10ml、pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液A。

将分子量为80-120KDa、醛基摩尔比率为80%、琥珀酰亚胺戊二酸酯基（SG）摩尔比为80%的酯化改性的醛基海藻酸钠2.5g溶解在10ml、pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液B。

比较例2

将分子量为1-2KDa、氨基摩尔比率为80%的氨基化修饰的明胶1g溶解在10ml、pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液A。

将分子量为1-2KDa、醛基摩尔比率为80%、琥珀酰亚胺戊二酸酯基（SG）摩尔比为80%的酯化改性的醛基海藻酸钠1.25g溶解在10ml、pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液B。

比较例3

将分子量为4000-4500KDa、氨基摩尔比率为80%的氨基化修饰的明胶1g溶解在10ml、pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液A。

将分子量为4500-5000KDa、醛基摩尔比率为80%、琥珀酰亚胺戊二酸酯基（SG）摩尔比为80%的酯化改性的醛基海藻酸钠1.25g溶解在10ml、pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液B。

比较例4

将分子量为15-25KDa、氨基摩尔比率为20%的氨基化修饰的明胶1g溶解在10ml、pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液A。

将分子量为80-120KDa、醛基摩尔比率为30%、琥珀酰亚胺戊二酸酯基（SG）摩尔比为30%的酯化改性的醛基海藻酸钠1.25g溶解在10ml、pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液中，机械搅拌溶解成均匀溶液得溶液B。

为了对本发明医用胶进行测试，进行以下性能测试实验。

成胶时间检测：

1.1医用胶制备方法：

将第一组分溶于pH值为7.4-10的缓冲液中，得到溶液A，将第二组份溶于pH值为4-7.4的缓冲液中，得到溶液B，再将溶液A和溶液B装入双组份混液器中，将溶液A和溶液B雾化喷出，第一组分和第二组分发生交联反应，形成医用胶。

1.2成胶时间检测方法：

均匀地推送双联注射器，溶液A、溶液B经双组份混液器混合后，喷射到具有一定抗凝猪血的表面皿上，同时开始计时，直到完全形成凝胶（无流动液体）为止，记录该时间即为成胶的时间。

破裂强度检测：除了成胶时间外，医用胶的破裂强度也是该材料一个重要指标，它反映医用胶在使用过程中的力学性能。检测方法为：

（1）取新鲜的猪肠衣上开一个直径约0.16cm±0.02cm的孔洞，备用。

（2）按照成胶时间检测中待测样品的制备方法将溶液A和溶液B安装到双组份混液器上。

（3）推送双组份混液器，在肠衣孔洞上，形成规定厚度的医用胶，形成完全凝胶后，在肠衣下方均匀加压，直到凝胶破损或剥离，记录最大的压力数。

粘接强度检测：选用猪皮作为研究医用胶粘结性的模型。首先刮去猪皮中的脂肪层直至露出真皮层，将猪皮切成宽 1 厘米长 3 厘米的小片。先将小片在抗凝猪血上浸润5s，将溶液A涂抹在一片猪皮中1 厘米×1 厘米区域，溶液B涂抹在另一片猪皮的 1 厘米×1 厘米区域，两片猪皮的涂抹区域交错叠加并施加 50g 的重量1小时(以确保粘结完成)。然后将样品两端的 1cm 处固定于材料测试机上进行拉伸测试，拉伸速度为10 mm/min。

测试结果

各实施例和比较例的医用胶成胶时间、破裂强度和粘接强度见下表1。

结论

1.本发明医用胶在有血液影响的情况下成胶时间在5s以内，快于比较例1、较例3和比较例4，可以在止血时快速发挥止血作用，避免失血过多。

2.本发明医用胶的粘结强度都在180mmHg以上，高于比较例1、比较例2、比较例3和比较例4，也高于人体动脉压（＜140mmHg），对伤口封合后，可以耐受血液冲击，起到有效保护伤口的作用。

3.本发明医用胶在实验时有抗凝猪血的情况下，湿态粘接强度在14kPa以上，高于比较例1、比较例2、比较例3和比较例4，也高于市售纤维蛋白胶的13.54 kPa，可以对湿态伤口起到较强的粘接作用，避免血液对医用胶的影响。

进一步的，为了医用胶能够用于人体，进行以下安全性试验。

细胞毒性试验：

按照成胶时间检测中待测样品的制备方法将溶液A和溶液B安装到双组份混液器上，并注射到表面皿中形成凝胶，除溶胀吸收容量外，按0.1g加1.0ml浸提介质的比例浸提，浸提介质为含血清MEM培养基，浸提温度37±1℃，浸提时间24±2h，取浸提液作为试验液，按照GB/T16886.5-2017中规定的试验方法进行，并按照美国药典进行评级。

皮内反应试验：

按照成胶时间检测中待测样品的制备方法将溶液A和溶液B安装到双组份混液器上，并注射到表面皿中形成凝胶，除溶胀吸收容量外，按0.1g加1.0ml浸提介质的比例浸提，浸提介质为生理盐水和棉籽油，浸提温度37±1℃，浸提时间72±2h，取浸提液作为试验液。取试验液按照GB/T 16886.10-2017中规定的试验方法进行。

急性全身毒性试验：

按照成胶时间检测中待测样品的制备方法将溶液A和溶液B安装到双组份混液器上，并注射到表面皿中形成凝胶，除溶胀吸收容量外，按0.1g加1.0ml浸提介质的比例浸提，浸提介质为生理盐水和棉籽油，浸提温度37±1℃，浸提时间72±2h，取浸提液按照GB/T16886.11-2011中规定的腹腔注射试验方法进行。

细胞毒性试验、皮内反应试验、急性全身毒性试验结果如表2所示，检测结果表明本发明

医用胶无细胞毒性、毒性和无刺激性，具有较高的安全性。

最后应当说明的是，以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种自修复快速封合医用胶，其特征在于，所述医用胶的制备原料包括由酯化改性的醛基高分子组成的第一组分和氨基改性高分子组成的第二组分；

所述酯化改性的醛基高分子主链为透明质酸、海藻酸钠的一种或两种，其分子量为3kDa-3000kDa，其中醛基摩尔含量为40%-80%，酯化基团摩尔含量为40%-80%；

所述氨基改性高分子分子量为3kDa-3000kDa，氨基的摩尔含量为40%-80%；

所述的自修复快速封合医用胶的制备方法包括以下步骤：

将第一组分溶于pH值为4-7.4的缓冲液中，得到溶液B，将第二组份溶于pH值为7.4-10的缓冲液中，得到溶液A，再将溶液A和溶液B混合，第一组分和第二组分发生交联反应，形成医用胶；

以质量分数计，所述溶液A中氨基改性高分子的浓度为2-20%，所述溶液B中酯化改性的醛基高分子的浓度为2-20%。

2.根据权利要求1所述的一种自修复快速封合医用胶，其特征在于：所述氨基改性高分子为氨基改性多糖、氨基改性蛋白和氨基改性聚氨基酸中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的一种自修复快速封合医用胶，其特征在于：所述氨基改性多糖主链为透明质酸、海藻酸钠、壳聚糖、葡聚糖、琼脂糖、羧甲基纤维素或硫酸软骨素的一种或多种；所述氨基改性蛋白主链为明胶、胶原蛋白、蚕丝蛋白、纤维蛋白的一种或多种；所述氨基改性聚氨基酸主链为聚天冬氨酸、聚赖氨酸的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的一种自修复快速封合医用胶，其特征在于：所述酯化改性的醛基高分子酯化官能团选自琥珀酰亚胺戊二酸酯基（-SG），琥珀酰亚胺癸二酸酯基（-SSeb），琥珀酰亚胺琥珀酸酯基（-SS），琥珀酰亚胺丙酸酯基（-SPA），琥珀酰亚胺乙酸酯基（-SCM），或琥珀酰亚胺碳酸酯基（-SC）。

5.根据权利要求书1所述的一种自修复快速封合医用胶，其特征在于：缓冲液由磷酸盐、碳酸盐、磷酸、乙酸、盐酸盐、盐酸、氢氧化钠的一种或多种组成。