一种吸水明胶海绵及其制备方法

技术领域

本发明涉及明胶海绵技术领域，尤其涉及一种吸水明胶海绵及其制备方法。

背景技术

传统的伤口处理用材料主要是载药或者不载药的脱脂棉、纱布或者绷带，传统的药物呈液态或者半固态的形式负载在伤口处理用材料上，起到控制并阻止微生物感染、清创并减轻疼痛的作用。但是，传统的伤口处理用材料虽然具有一定的吸湿和保护作用，但在愈合过程中容易粘连伤口，造成二次损伤，并且存在透气性能较差，止血能力不足等缺点。

制备伤口处理用材料，按照采用的原料不同，大致可以分为天然生物材料和合成高分子材料。合成高分子材料，如聚乳酸、聚氨醋、聚四氟乙烯等都被用作制备伤口处理用材料。这些伤口处理用材料机械强度较高，并且具备低毒、低过敏性，与人体的组织、血液和生物相容性好，基本满足人们对新型伤口处理用材料的要求，然而合成材料与人体组织的亲和性差。天然生物高分子材料具备生物相容性、生物降解性，在大多数情况下不会引起机体的免疫、排斥反应，所以作为制备生物材料的原材料备受关注。

大量研究表明，明胶具有优良的凝胶性、持水性、成膜性、乳化性及起泡性等，它具有促进细胞粘附和生长的性能，与生物组织具有良好的亲和性，具有活化巨噬细胞和止血功能等，在伤口处理领域，明胶有着广泛的应用。泡沫海绵类材料具有多孔性、表面张力低、轻便、对渗出液具有较强的吸收力，对氧气及二氧化碳几乎完全通透，可作为药物载体，从而得到广泛研制和应用。

目前明胶海绵是临床中常用的创面止血材料，具有较大比表面积，明胶海绵内部的孔隙越多，则吸附的血液越多，止血速度则越快。如何选择合适的制孔方法，制备出高孔隙率且具有很好的亲水性的明胶海绵止血材料，具有极好的研究前景。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种吸水明胶海绵及其制备方法。

一种吸水明胶海绵的制备方法，包括如下步骤：

S1、将甲壳素加入盐酸中，50-70℃搅拌10-30min，然后超声处理5-15min，离心，喷雾干燥，得到预处理甲壳素；

S2、将戊二醛加入水中溶解完全，搅拌状态下向其中加入明胶、预处理甲壳素，40-60℃搅拌2-3h，得到预交联明胶；

S3、将预交联明胶加入至密闭容器中，向其中通入氢气至密闭容器压强为151.5-202kPa，保压20-40min，程序降温至-40～-70℃，冻干，洗涤，冻干，灭菌得到吸水明胶海绵。

优选地，S1中，盐酸浓度为0.8-1.5mol/L。

优选地，S1中，甲壳素和盐酸的质量比为1-5：10-50。

优选地，S1中，超声处理的频率为10-20kHz，超声功率为200-300W。

优选地，S1中，预处理甲壳素的晶体结构为纳米纤维状。

优选地，S1中，预处理甲壳素的长度为50-500nm，宽度为10-50nm。

优选地，S2中，戊二醛、明胶、预处理甲壳素的质量比为1-2：5-15：1-2。

优选地，S2中，洗涤具体操作如下：将产物分别置于无水乙醇与水中各洗涤2-4次。

一种吸水明胶海绵，采用上述吸水明胶海绵的制备方法制得。

本发明的技术效果如下所示：

本发明首先在一定温度下对甲壳素进行酸解，可将其主链结构进行分解，配合超声作用，可有效破坏分子间氢键，所得纳米甲壳素的侧链乙酰基脱离并进一步质子化，而暴露出大量带正电性的铵根。

再采用明胶与预处理甲壳素配合，相互间亲和性极高，预处理甲壳素均匀分布在明胶溶液中，而且可与明胶形成氢键结合，然后经戊二醛交联得到预交联明胶。接着通入氢气进行加压和降温固化干燥，不仅可有效增加明胶海绵的内部孔隙率和比表面积，提高产品的吸水性，而且可增加保水率与拉伸强度。

这是由于预处理甲壳素不仅增加了体系的交联程度，进一步增加了明胶海绵的内部孔隙率，蜂窝状内部结构配合其丰富的氢键作用，促使产品保水率的升高。

本申请人通过实验发现，相比于未添加预处理甲壳素，本发明所得吸水明胶海绵的抗拉强度从0.120-0.135MPa增加到0.255-0.290MPa。申请人认为这是由于未添加预处理甲壳素，通入氢气进行加压和降温固化干燥后，明胶内部孔洞尺寸增加较大，导致抗拉强度较低。而本发明通过加入预处理甲壳素，其小尺寸结构参与交联并形成架桥，形成蜂窝状结构，有效增强海绵结构的抗拉强度。

附图说明

图1为实施例5和对比例1-2所得吸水明胶海绵的饱和吸水率和保水率对比图。

图2为实施例5和对比例1-2所得吸水明胶海绵的拉伸强度对比图。

图3为实施例5和对比例1-2所得吸水明胶海绵、医用纱布的止血效果对比图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例1

一种吸水明胶海绵的制备方法，包括如下步骤：

S1、将1kg甲壳素加入10kg浓度为0.8mol/L盐酸中，50℃搅拌10min，然后以10kHz的超声频率超声处理5min，超声功率为200W，离心，喷雾干燥，得到长度为50-500nm、宽度为10-50nm的纳米纤维状晶体结构的预处理甲壳素；

S2、将1kg戊二醛加入50kg水中溶解完全，搅拌状态下向其中加入5kg明胶、1kg预处理甲壳素，40℃搅拌2h，得到预交联明胶；

S3、将预交联明胶加入至密闭容器中，向其中通入氢气至密闭容器压强为151.5kPa，保压20min，程序降温至-40℃，冻干，然后分别置于无水乙醇与水中各洗涤2次，冻干，灭菌得到吸水明胶海绵。

实施例2

一种吸水明胶海绵的制备方法，包括如下步骤：

S1、将5kg甲壳素加入50kg浓度为1.5mol/L盐酸中，70℃搅拌30min，然后以20kHz的超声频率超声处理15min，超声功率为300W，离心，喷雾干燥，得到长度为50-500nm、宽度为10-50nm的纳米纤维状晶体结构的预处理甲壳素；

S2、将2kg戊二醛加入100kg水中溶解完全，搅拌状态下向其中加入15kg明胶、2kg预处理甲壳素，60℃搅拌3h，得到预交联明胶；

S3、将预交联明胶加入至密闭容器中，向其中通入氢气至密闭容器压强为202kPa，保压40min，程序降温至-70℃，冻干，然后分别置于无水乙醇与水中各洗涤4次，冻干，灭菌得到吸水明胶海绵。

实施例3

一种吸水明胶海绵的制备方法，包括如下步骤：

S1、将2kg甲壳素加入40kg浓度为1mol/L盐酸中，65℃搅拌15min，然后以17kHz的超声频率超声处理8min，超声功率为260W，离心，喷雾干燥，得到长度为50-500nm、宽度为10-50nm的纳米纤维状晶体结构的预处理甲壳素；

S2、将1.3kg戊二醛加入90kg水中溶解完全，搅拌状态下向其中加入8kg明胶、1.7kg预处理甲壳素，45℃搅拌2.8h，得到预交联明胶；

S3、将预交联明胶加入至密闭容器中，向其中通入氢气至密闭容器压强为183kPa，保压35min，程序降温至-50℃，冻干，然后分别置于无水乙醇与水中各洗涤3次，冻干，灭菌得到吸水明胶海绵。

实施例4

一种吸水明胶海绵的制备方法，包括如下步骤：

S1、将4kg甲壳素加入20kg浓度为1.3mol/L盐酸中，55℃搅拌25min，然后以13kHz的超声频率超声处理12min，超声功率为220W，离心，喷雾干燥，得到长度为50-500nm、宽度为10-50nm的纳米纤维状晶体结构的预处理甲壳素；

S2、将1.7kg戊二醛加入70kg水中溶解完全，搅拌状态下向其中加入12kg明胶、1.3kg预处理甲壳素，55℃搅拌2.2h，得到预交联明胶；

S3、将预交联明胶加入至密闭容器中，向其中通入氢气至密闭容器压强为196kPa，保压25min，程序降温至-60℃，冻干，然后分别置于无水乙醇与水中各洗涤3次，冻干，灭菌得到吸水明胶海绵。

实施例5

一种吸水明胶海绵的制备方法，包括如下步骤：

S1、将3kg甲壳素加入30kg浓度为1.2mol/L盐酸中，60℃搅拌20min，然后以15kHz的超声频率超声处理10min，超声功率为240W，离心，喷雾干燥，得到长度为50-500nm、宽度为10-50nm的纳米纤维状晶体结构的预处理甲壳素；

S2、将1.5kg戊二醛加入80kg水中溶解完全，搅拌状态下向其中加入10kg明胶、1.5kg预处理甲壳素，50℃搅拌2.5h，得到预交联明胶；

S3、将预交联明胶加入至密闭容器中，向其中通入氢气至密闭容器压强为191kPa，保压30min，程序降温至-55℃，冻干，然后分别置于无水乙醇与水中各洗涤3次，冻干，灭菌得到吸水明胶海绵。

对比例1

一种吸水明胶海绵的制备方法，包括如下步骤：

S1、将1.5kg戊二醛加入80kg水中溶解完全，搅拌状态下向其中加入10kg明胶，50℃搅拌2.5h，得到预交联明胶；

S2、将预交联明胶加入至密闭容器中，向其中通入氢气至密闭容器压强为191kPa，保压30min，程序降温至-55℃，冻干，然后分别置于无水乙醇与水中各洗涤3次，冻干，灭菌得到吸水明胶海绵。

对比例2

一种吸水明胶海绵的制备方法，包括如下步骤：

S1、将1.5kg戊二醛加入80kg水中溶解完全，搅拌状态下向其中加入10kg明胶、1.5kg甲壳素，50℃搅拌2.5h，得到预交联明胶；

S2、将预交联明胶加入至密闭容器中，向其中通入氢气至密闭容器压强为191kPa，保压30min，程序降温至-55℃，冻干，然后分别置于无水乙醇与水中各洗涤3次，冻干，灭菌得到吸水明胶海绵。

将实施例5和对比例1-2所得吸水明胶海绵进行物理性质测试，具体如下：

(1)饱和吸水率测试

采用去离子水溶解8.298g氯化钠和0.368g二水氯化钙并定容至1L得到试验液(该溶液的离子含量相当于人体血清或创面渗出液)。将各组试样裁剪为10mm×10mm×0.5mm，放在恒温干燥箱中充分干燥至恒重，精密称量初始重量为m

(2)保水率测试

将(1)中吸水达到饱和的各组试样取出，500rpm离心3min，称量质量为m

(3)拉伸强度测试

将各组试样裁剪为45mm×15mm×0.5mm，采用CMT4503型电子万能材料试验机测量试样的抗拉强度，试验时加载速度为5mm/min。

如图1和图2所示，实施例5所得吸水明胶海绵的饱和吸水率、保水率和拉伸强度均为最优。本申请人认为：本发明采用明胶与预处理甲壳素配合，相互间亲和性极高，预处理甲壳素均匀分布在明胶溶液中，而且可与明胶形成氢键结合，然后经戊二醛交联得到预交联明胶；接着通入氢气进行加压和降温固化干燥，不仅可有效增加明胶海绵的内部孔隙率和比表面积，提高产品的吸水性，而且可增加保水率与拉伸强度。

将实施例5和对比例1-2所得吸水明胶海绵进行止血有效性实验，具体如下：

选用20只健康新西兰白兔，分为4组，分别为实施例5组、对比例1组、对比例2组、医用纱布对照组。将兔子被麻醉后，背部固定，腹部朝上，打开腹腔，充分暴露肝脏，用手术刀在肝脏表上作约1cm×1cm创口，造成肝脏创伤出血模型；

模型建立后，取已称重纱布W

实验过程中止血时间超过5min则判为止血失败，每组止血时间及止血效果情况如图3所示，其中医用纱布止血时间＞5min，无法在图中表现出来，因此省略。

由图3可知：本发明采用明胶与预处理甲壳素配合，形成蜂窝状结构，能有效吸附创面出血，造成自身膨胀强大的模具压迫创面，起到压迫止血的效应，同时吸水明胶海绵内含正电子附着物，有利于吸附血小板，在局部形成小血栓，随着血栓范围逐渐扩大，从而起到止血作用

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但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揭露的技术范围内，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之内。