一种超吸水性高分子水凝胶干胶海绵及其制备方法和用途技术

一种超吸水性高分子水凝胶干胶海绵及其制备方法和用途。该海绵是由壳聚糖作为骨架，超吸水聚合物作为支链，具有柔性结构的大分子或聚合物作为交联剂的立体网状多孔海绵。该海绵可通过一锅法制备完成。产物呈多孔道结构，并具有超吸水性特征，且吸水后仍保持整体结构和一定的机械强度。该材料可用于较大动静脉出血的急救止血，效果优于市场现有材料。本发明专利技术的超吸水水凝胶干胶海绵制备工艺简单、成本低廉而止血效果突出，且安全性好，不产热不残留，具有显著的医用价值和产业化潜力。

Super absorbent macromolecule hydrogel dry gel sponge and preparation method and application thereof

Super absorbent macromolecule hydrogel dry gel sponge and preparation method and application thereof. The sponge is a three-dimensional reticulated porous sponge consisting of chitosan as a backbone, superabsorbent polymers as branched chains, macromolecules with flexible structures, or polymers as cross-linking agents. The sponge can be prepared by a one pot process. The product has a multi pore structure and has the characteristics of super water absorption. After water absorption, the whole structure and the mechanical strength are kept. The material can be used for the first aid hemostasis of the larger arteriovenous hemorrhage, and the effect is better than the existing material in the market. The superabsorbent hydrogel sponge of the invention has the advantages of simple preparation process, low cost, prominent hemostatic effect, good safety, no heat production and no residue, and has remarkable medical value and industrial potential.

【技术实现步骤摘要】
一种超吸水性高分子水凝胶干胶海绵及其制备方法和用途
本专利技术涉及一种急救止血用生物材料，具体涉及一种急救止血用超吸水性高分子水凝胶干胶海绵。
技术介绍
止血是紧急医疗救治的重要环节，特别是在恶劣的战争环境和复杂突发事件造成的战、创伤急救时，实现快速有效的止血尤为重要。急救止血剂不同于平时应用于临床的一般止血剂，其应用时机更为紧迫，而操作者往往并非专业救护人士，因而对于其便携性、易用性，乃至保存等方面的要求更为苛刻。一种理想的急救止血剂应当同时满足以下几个条件：①在2min内迅速达到对大动脉和静脉的止血效果。②随时随地方便使用，不需要在使用前进行混合或其他特殊的准备。③简单易用，不需要特殊培训，方便在复杂突发事件中的战、创伤人员和急救队进行自救、互救。④轻便耐用，保存时间长。⑤在常温下保存达2年以上，在一些特殊的环境条件下(-10℃-55℃)应能保存数周或更长的时间。⑥使用安全，不会对组织或细胞产生毒性，不会对局部组织产生继发损伤，不会引起身体远端血管栓塞，也不会引发细菌或病毒感染。⑦生产成本低廉，便于大批量生产。[E.M.Acheson，B.S.Kheirabadi，R.Deguzman，E.J.JrDick，J.B.Holcomb.J.Trauma.2005，59(4)，865-74.]目前市场上的止血材料主要有纤维蛋白胶、胶原蛋白(如明胶海绵)、多微孔类无机材料(如沸石)、淀粉(如TraumaDEX)、羧甲基纤维素(如可溶性止血纱布)、α-氰基丙烯酸酯类组织胶等。它们在医院内使用时止血效果尚可，但应用于自救和互救还有明显的不足之处：如纤维蛋白胶源自血液，成本较高，且易传染疾病；胶原蛋白单纯依赖激活血小板止血，止血效果有限，且机械强度和组织黏附性较差；多孔沸石和TraumaDEX在吸收血液水分后会释放大量热能，进而导致组织烧伤；羧甲基纤维素可溶性纱布无法在创面降解，止血能力有限。壳聚糖是由甲壳素经脱乙酰化后制得的天然聚阳离子多糖，具有凝血、抑菌、促进创伤愈合、抑制瘢痕形成等多种作用，它是一种生物相容性好、无免疫原性、无刺激性的多功能材料，2001年被美国FDA确认属于GRAS(通常公认为是安全的)物质。壳聚糖基快速止血剂是指通过对壳聚糖及其衍生物进行理化改性提高其止血作用，并在此基础上与其他功能材料进行复合制得的一系列新型多效止血材料。近年来，以壳聚糖及其衍生物作为主要止血材料的快速止血剂在止血领域应用日益广泛，但是这些止血材料仍然存在一些不足。如美国HemCon公司生产的HemCon壳聚糖止血海绵(HC)可以显著增加肝脏v级损伤动物的存活率，并降低出血量，但是在股动脉损伤模型中，HC并未能如人们期待的那样表现出持续、完全的止血作用；Celox止血粉的主要成分是从虾壳中提取出来的一种名为Celox的颗粒状混合物，其中包含有壳聚糖。其止血效果虽然显著，但是其颗粒状物体会粘附在创伤表面，为后期创面的处理增加难度。近年研究发现，吸水浓缩作用可迅速启动凝血，并显著促进凝血过程。血液中的水分被材料吸收后，导致红细胞、血小板、凝血因子等浓度升高，启动凝血过程。如沸石止血颗粒即通过分子筛作用将血液中的水分吸收到材料孔隙中从而达到凝血的目的。进一步地，将壳聚糖的电荷吸附作用与聚丙烯酸等富含羧基的大分子的分子筛作用结合，也是开发新型止血材料的新思路。国内窦桂芳等制备的聚丙烯酸钠止血粉(ZL03153260.8)和羧甲基纤维素接枝聚丙烯酸(ZL200410096825.4)即通过超吸水高分子材料吸收血液中的水分浓缩血液来达到凝血的目的；郭希民等将聚丙烯酸钠接枝壳聚糖与明胶、壳聚糖复合制备止血海绵也显示出较好的止血效果(ZL201110044474.2)。这些专利技术均意识到了简单的吸水浓缩作用所带来的显著的凝血作用，但受限于工艺、剂型等因素限制，并未能发挥出理想的止血效果。专利ZL03153260.8和专利ZL200410096825.4披露的材料，由于聚丙烯酸钠或聚丙烯酰胺类超吸水分子不具有生物可降解性，制备成粉剂针对出血较迅猛的动脉或静脉损伤时容易被血流冲开且吸水性被迅速饱和，止血效果受限，且使用后难于清理；专利ZL201110044474.2披露的材料中具有超吸水性的聚丙烯酸钠接枝壳聚糖成分仅是材料中的一个组分，使材料整体的吸水效果大打折扣。以上专利披露的超吸水聚合物改性大分子均未能解决剂型问题，制备的材料为粉剂形式或粉剂掺杂形式，既限制了材料作为整体发挥作用，又带来清理困难和体内残留问题。
技术实现思路
针对现有急救止血产品的不足，本专利技术设计了一种柔性分子交联、超吸水性聚合物分子改性的壳聚糖止血海绵——超吸水性高分子水凝胶干胶海绵。该海绵可采用便于规模化生产的“一锅法”制备，且材料具有良好的整体性和柔韧性，吸水后能通过化学键锁住水分，并且在压力下仍能保持整体性。该材料通过快速而强大的吸水能力，可使血液在材料表面与血管破损处快速形成稳定的血凝块，从而达到快速止血的目的。为实现上述目的，本专利技术包括如下技术方案：一种超吸水性高分子水凝胶干胶海绵，其是由壳聚糖作为骨架，超吸水聚合物作为支链，具有柔性结构的大分子或聚合物作为交联剂的立体网状多孔海绵；其中，超吸水聚合物为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯和/或聚乙烯醇；交联剂为N′N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸酐封端的聚乙二醇、丙烯酸酐封端的聚乙二醇、马来酸酐封端的聚乙二醇、衣康酸酐封端的聚乙二醇、甲醛和戊二醛中的一种或几种。如上所述的超吸水性高分子水凝胶干胶海绵，优选地，所述壳聚糖占海绵总质量的1～10％；所述超吸水聚合物占海绵总质量的85～98％；所述交联剂占海绵总质量的0.5～5％。如上所述的超吸水性高分子水凝胶干胶海绵，优选地，所述海绵还包括增塑剂、乳化剂和/或抗氧化剂。如上所述的超吸水性高分子水凝胶干胶海绵，优选地，所述增塑剂选自丙二醇、甘油、山梨醇、司班、吐温、聚乙二醇和/或脂肪酸钠。另一方面，本专利技术提供一种超吸水性高分子水凝胶干胶海绵的制备方法，该方法包括：将壳聚糖、超吸水聚合物单体、交联剂、过硫酸铵和制孔剂混合，通过自由基聚合反应得到多孔海绵；其中，超吸水聚合物单体为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚乙烯醇；交联剂为N′N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸酐封端的聚乙二醇、丙烯酸酐封端的聚乙二醇、马来酸酐封端的聚乙二醇、衣康酸酐封端的聚乙二醇、甲醛和戊二醛中的一种或几种；制孔剂为Na2CO3或NaHCO3；壳聚糖、超吸水聚合物、交联剂、过硫酸铵与制孔剂的质量比为1∶(100～300)∶(0.5～5)∶(0.5～5)∶(10～20)。如上所述的制备方法，优选地，所述壳聚糖为经过甲基丙烯酸酐修饰的甲基丙烯酸酐封端壳聚糖、经过丙烯酸酐修饰的丙烯酸酐封端壳聚糖、经过马来酸酐修饰的马来酸酐封端壳聚糖、经过甲基丙烯酸酐修饰的甲基丙烯酸酐封端壳聚糖和经过衣康酸酐修饰的衣康酸酐封端壳聚糖中的一种或几种。如上所述的制备方法，优选地，所述方法包括如下步骤：室温下，向浓度为(70-99)v％的所述超吸水聚合物单体水溶液中加入所述交联剂和浓度为1％-30％(g/ml)的所述壳聚糖溶液，搅拌，随后加入所述过硫酸铵，搅拌后加入浓度为1％-20％(g/ml)的所述制孔剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超吸水性高分子水凝胶干胶海绵，其特征在于，其是由壳聚糖作为骨架，超吸水聚合物作为支链，具有柔性结构的大分子或聚合物作为交联剂的立体网状多孔海绵；其中，超吸水聚合物为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯和/或聚乙烯醇；交联剂为N′N‑二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸酐封端的聚乙二醇、丙烯酸酐封端的聚乙二醇、马来酸酐封端的聚乙二醇、衣康酸酐封端的聚乙二醇、甲醛和戊二醛中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种超吸水性高分子水凝胶干胶海绵，其特征在于，其是由壳聚糖作为骨架，超吸水聚合物作为支链，具有柔性结构的大分子或聚合物作为交联剂的立体网状多孔海绵；其中，超吸水聚合物为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯和/或聚乙烯醇；交联剂为N′N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸酐封端的聚乙二醇、丙烯酸酐封端的聚乙二醇、马来酸酐封端的聚乙二醇、衣康酸酐封端的聚乙二醇、甲醛和戊二醛中的一种或几种。2.如权利要求1所述的超吸水性高分子水凝胶干胶海绵，其特征在于，所述壳聚糖占海绵总质量的1～10％；所述超吸水聚合物占海绵总质量的85～98％；所述交联剂占海绵总质量的0.5～5％。3.如权利要求1或2所述的超吸水性高分子水凝胶干胶海绵，其特征在于，所述海绵还包括增塑剂、乳化剂和/或抗氧化剂。4.如权利要求3所述的超吸水性高分子水凝胶干胶海绵，其特征在于，所述增塑剂选自丙二醇、甘油、山梨醇、司班、吐温、聚乙二醇和/或脂肪酸钠。5.一种超吸水性高分子水凝胶干胶海绵的制备方法，其特征在于，该方法包括：将壳聚糖、超吸水聚合物单体、交联剂、过硫酸铵和制孔剂混合，通过自由基聚合反应得到多孔海绵；其中，超吸水聚合物单体为聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯和/或聚乙烯醇；交联剂为N′N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸酐封...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭希民，钱智勇，庹晓晔，
申请(专利权)人：欣乐加生物科技有限公司，中国人民解放军军事医学科学院基础医学研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33