復合材料、其制備方法和用途與流程

本發明屬于醫用制品領域，具體涉及一種復合材料、其制備方法和用途。

背景技術：

難于控制的出血和骨組織損傷是戰爭、車禍及其他意外事故造成死亡的主要原因，也是創傷急救以及外科手術經常遇到的難題，因此開發具有特種高性能的生物材料及制品對于戰時急救和平時求治都具有重要的社會意義。

根據2007年衛生部統計，每年各類傷害發生約2億人次，因戰爭、交通事故、重大自然災害等傷害死亡人數約70萬～75萬人，失血過多是導致創傷死亡的最大因素。多次戰爭死傷數據統計也揭示30％～60％的死亡源于失血過多。目前為止，國內用于中、重度出血的緊急救生止血產品極少，隨身裝備的常用止血劑有止血帶、殼聚糖、紗布和云南白藥，它們對于中、重度出血的快速止血作用有限。醫院常用的有凝血酶、纖維蛋白膠等，但是這些止血產品價格昂貴，因而亟待開發止血效果好、價格低廉的止血劑。

隨著科學技術的發展,止血材料的研究開發日新月異。目前市場上應用較為廣泛的止血材料主要有生物制品類、殼聚糖類和硅鋁酸鹽類三大類止血材料。除此之外,也存在其他一些商業化止血產品，如以馬鈴薯淀粉為主要原料的traumadex等。在實際使用過程中，壓迫時間和傷口形式對止血材料的有效性有較大影響，因而在使用過程中還需對止血材料加以選擇。

1.生物制品類

用于外出血止血的生物制品主要包括凝血酶、凝血因子xiii和纖維蛋白原等凝血因子。目前應用最為廣泛且有效的是纖維蛋白膠，市場上纖維蛋白膠產 品種類繁多，大部分產品都是由纖維蛋白原、凝血酶、凝血因子xiii和抑酶肽四個組分組成。

纖維蛋白膠在使用時需要將兩個元件中的物質混合，而且凝血酶、抑肽酵等需要冷藏保存，因而其一般應用在手術止血等場合，在其他救生場合應用相對較少。

2.硅鋁酸鹽類

硅鋁酸鹽止血材料的研究主要集中于5a沸石和高嶺土，它們具有較好的體外凝血效果和生物相容性，并且都具有商業化止血產品。

第一代quikclot產品主要成分是5a沸石，應用于外出血時具有明顯的放熱效應，因而早期硅酸硅鋁酸鹽止血材料的開發集中在降低quikclot的放熱效應和開發無放熱效應的止血材料兩方面。在這兩方面都取得了較好的發展，如通過離子交換或者預吸水都能降低quikclot的熱效應，并開發出了相應的產品quikclotsportsilverr。而通過高嶺土、蒙脫土等低放熱效應材料的開發也得到了相應的商業化止血產品combatgauze和woundstat。雖然在動物實驗止血效果和存活率等方面，以蒙脫土為主要成分的商業化產品woundstat沒有表現出缺點，但是其在應用于外出血傷口時會導致內皮損傷，甚至進入到血管循環,使器官末梢產生血栓。

3.殼聚糖類

目前止血敷料是甲殼素和殼聚糖在醫用領域最具前途的應用之一。殼聚糖止血功能的研究，最早于上世紀八十年代報道。殼聚糖可以為組織生長提供非蛋白質矩陣，同時激活巨噬細胞的殺瘤作用和細胞分化作用。殼聚糖降解為n-乙酰基-β-d-氨基葡萄糖后，可以進一步促進傷口處透明質酸的合成以及膠原蛋白的沉積，促進傷口愈合，抑制疤痕形成。

商業化殼聚糖類止血產品celox在眾多動物出血模型中表現出了優于其他殼聚糖止血產品的效果，然而殼聚糖止血效果的影響因素仍然不明。

因此，目前迫切需要出現一種凝血效果得到改善的材料，以解決現有止血 材料存在的弊端。

技術實現要素：

本發明旨在提供一種復合材料、其制備方法和用途，該復合材料的凝血效果和生物相容性得到大幅度改善。

為了實現上述目的，本發明提供了一種復合材料，所述復合材料包括生物降解性聚酯和羥基磷灰石。

根據本發明，所述復合材料為生物降解性聚酯和羥基磷灰石經復合、溶劑揮發法制得的復合止血微球。

優選地，所述復合止血微球具有開孔結構的微球表面載體以及通過開孔裸露出來并富集在所述微球表面的羥基磷灰石。

根據本發明，所述微球的數均分子量為10000～500000，粒徑為5～500μm；進一步優選地，所述復合止血微球的分子量為20000～50000，例如30000～40000；顆粒粒徑為50～350μm，例如150～250μm，具體可以為200μm。

根據本發明，所述生物降解性聚酯是指具有生物降解特性的聚酯聚合物。

上述生物降解性聚酯的優選例可舉出聚己二酸丁二醇酯-聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚物、聚羥基烷酸酯、聚乙醇酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚ε-己內酯、聚丁二酸丁二醇酯-聚己二酸丁二醇酯共聚物、聚丁二酸丁二醇酯-聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚物、聚癸二酸丁二醇酯-聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚物、聚丙交酯(聚乳酸)、聚乙交酯(聚羥基乙酸)、聚己內酯和聚丙交酯乙交酯共聚物中的一種或多種；優選為聚丙交酯。

所述生物降解性聚酯單體是可通過聚合反應得到所述聚酯的原料，例如可以為乙交酯、丙交酯和己內酯中的一種或多種。

優選地，所述羥基磷灰石的粒徑為10nm～10μm；進一步優選為10nm～200nm；更優選為20～100nm。

優選地，所述復合止血微球是經過降解后的微球。

本發明還提供一種復合材料，特別是復合止血微球的制備方法，包括以下步驟：

1)制備復合物溶液：將有機的生物降解性聚酯和無機的羥基磷灰石進行復合，將得到的復合物溶解于有機溶劑中，得到復合物溶液；

2)采用溶劑揮發法將所述復合物溶液制備成初級微球；

3)將所述初級微球降解，得到所述基于羥基磷灰石的有機無機復合止血微球。

作為優選，生物降解性聚酯和無機的羥基磷灰石的復合方法可以為物理復合和化學復合。所述物理復合是指將生物降解性聚酯和無機的羥基磷灰石混合。所述的化學復合是指將羥基磷灰石和生物降解性聚酯通過羥基引發的開環聚反應進行復合。本發明進一步優選為化學復合，更優選采用化學接枝的方法進行復合。

在本發明的一個具體實施例中，物理復合例如可以是將羥基磷灰石與生物降解性聚酯分散在有機溶劑如三氯甲烷中，劇烈攪拌，然后使用溶劑如環己烷沉降，真空干燥后得到復合物。干燥溫度可以為30～60℃，例如45℃，時間可以為12～120小時，例如72小時。羥基磷灰石與生物降解性聚酯的重量比可以為(5:100)～(50:100)，例如10:100、20:100、30:100。

在本發明的另一個具體實施例中，化學方法例如可以是在無水無氧的反應條件下，羥基磷灰石、丙交酯、辛酸亞錫(snoct2)和甲苯加入反應管中，之后封閉反應管進行反應，例如可以在60～180℃(如120℃)下反應12～120小時(如48小時)。反應完畢，分離產物，例如使用溶劑如二氯甲烷溶解，環己烷沉降得到產物。產物在45℃的真空干燥箱干燥72小時后使用。

其中辛酸亞錫與丙交酯的摩爾比可以為(1:10)～(1:100)，例如(1:40)～(1:60)，具體可以為1:50；羥基磷灰石與丙交酯的重量比可以為(5:100)～(50:100)，例如10:100、20:100、30:100。

其中，本發明的復合止血微球可以通過溶劑揮發法制備。溶劑揮發法制備 多孔微球的步驟包括：先配制一定濃度(c1)的聚合物/有機溶劑溶液(油相oil)，將該溶液置于超聲粉碎機探頭下方，并加冰水浴，按設定的參數進行超聲乳化，這時從探頭與容器壁之間伸入注射器針頭，向超聲中的油相注入配好的內水相(w1),體系由無色透明轉化為白色的乳液e1。然后用注射器吸取制備的乳液e1,逐滴滴入機械攪拌的外水相(w2)中，繼續攪拌一定時間后，洗滌，收集。

根據本發明，采用溶劑揮發法將復合物溶液制備成初級微球的步驟包括：

21)將所述復合物溶液與內水相混合，進行初次乳化，得到初次乳化溶液；

優選地，所述步驟21)中采用高速剪切法將復合物溶液進行初次乳化，得到初次乳化溶液；

22)將所述初次乳化溶液與外水相混合，室溫攪拌，二次乳化，得到水包油溶液，即初級微球。

優選地，所述步驟22)中還包括：室溫攪拌后取出微球，用去離子水反復離心洗滌除去多余的naoh，干燥后得到具有良好通孔結構的基于羥基磷灰石的有機無機復合止血微球。

根據本發明，生物降解性聚酯為聚丙交酯、聚乙交酯、聚己內酯和聚丙交酯乙交酯共聚物中的一種或多種；優選為聚丙交酯。優選地，所述羥基磷灰石的粒徑為10nm～10μm；進一步優選為10nm～200nm；更優選為20～100nm。

根據本發明，步驟1)中，生物降解性聚酯和羥基磷灰石按照重量(100：1)～(1:1)的比例溶解于5～40倍重量的有機溶劑中，得到復合物溶液；

優選地，所述有機的生物降解性聚酯和無機的羥基磷灰石的比例例如可以為2:1。

優選地，所述有機溶劑可以為二氯甲烷。

根據本發明，所述內水相和所述外水相均是將表面活性劑與水按照(0～1):50g/ml(即表面活性劑的重量與水的體積比)混合均勻得到的；所述表面活性劑選自span60、span80，tween80和pva(聚乙烯醇)中的一種或多種；優選地，所述表面活性劑的重量大于0。

所述復合物溶液與內水相的體積比為(1:1)～(20:1)；例如可以是4:1。

所述初次乳化溶液與外水相的體積比為(1:10)～(1:50)。

根據本發明，步驟3)中，室溫攪拌時間為1～6小時，例如可以為3小時。

根據本發明，優選地，所述降解采用水解、胺解或酶降解的方法進行。

根據本發明，所述水解在堿性溶液中進行；所述堿性溶液可以為koh或naoh的水溶液；進一步優選地，所述koh水溶液的濃度為0.01～10m，所述naoh水溶液的濃度為0.01～2m，例如可以為0.5m。

優選地，所述胺解在胺的水溶液中進行；所述胺為甲胺、乙二胺或三乙胺；進一步優選地，所述甲胺、乙二胺或三乙胺的水溶液的濃度為0.2～10m。

所述酶降解中以酶的緩沖溶液或者水溶液的形式使用，優選地，所述酶為對生物降解性聚酯具有專一性的酶；進一步優選地，所述緩沖溶液為磷酸鹽緩沖溶液和/或tris緩沖溶液。

根據本發明，還包括對所述復合止血微球進行滅菌的步驟；優選以鈷60輻照滅菌。本發明還提供了一種復合材料，特別是復合止血微球在凝血和/或止血中的應用。

本發明的有益效果：

本發明首先通過制備生物降解性聚酯和羥基磷灰石的復合物，然后通過溶劑揮發法制備出初級微球，再對初級微球進行降解以改善其止血效果，從而得到了基于羥基磷灰石的有機無機復合止血微球。該有機無機復合止血微球具有良好的開孔結構，且羥基磷灰石通過開孔裸露出來并均勻地富集在開孔微球的表面，因此止血效果優異。

在復合止血微球參與止血的過程中，生物降解性聚酯和羥基磷灰石之間具有較好的協同效應，生物降解性聚酯為羥基磷灰石提供了有利的載體作用，而復合止血微球又具有較大的比表面積，也為凝血提供了便利的場所，使得復合止血微球能夠更好地與出血部位貼合。本發明所提供的復合止血微球能夠機理性的參與凝血過程，其中富集的羥基磷灰石通過強大的蛋白吸附和釋放鈣離子 來機理性的參與，避免了吸水性止血劑所導致的失血過多，并且止血效果優異。

本發明的復合止血微球，能夠為人體所吸收，生物相容性好，可用于外科手術的止血過程，能直接噴灑于人、哺乳動物等的有血創面進行止血，還可作為外科防粘連，促進組織愈合材料。此外，本發明利用工業化的簡單原料，來源廣泛，對人體無毒副作用，對環境無污染，綠色環保。并且經過簡便可控的制備工藝，就得到了一種生物相容性好，凝血效果優異的基于羥基磷灰石的有機無機復合止血微球，應用前景廣闊。

附圖說明

圖1為本發明實施例1的基于羥基磷灰石的有機無機復合止血微球水解前后的掃描電鏡圖，a1,a2為水解前的初級微球，b1,b2為水解后的基于羥基磷灰石的有機無機復合止血微球；

圖2為本發明實施例2的基于羥基磷灰石的有機無機復合止血微球水解前后的掃描電鏡圖，a1,a2為水解前的初級微球，b1,b2為水解后的基于羥基磷灰石的有機無機復合止血微球。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

除非另有說明，本發明所使用的試劑均可商購獲得。本發明所使用的部分試劑或樣品如下：抗凝兔血現抽現用，羥基磷灰石(貨號677418，粒徑10～200nm，比表面積大于等于9.4m²g^-1)購買于aldrich公司。丙交酯單體購自柯碧恩-普拉克中國(corbionpurac)。

實施例1

1)制備具有封閉孔結構的初級微球

a)制備復合物溶液：

采用化學方法：在無水無氧的反應條件下，將前述羥基磷灰石、丙交酯單體和辛酸亞錫snoct2和甲苯加入反應管，封閉反應管進行反應，在120℃下反應48小時。反應完畢，產物使用溶劑如二氯甲烷溶解，環己烷沉降，之后在45℃真空干燥箱內干燥72小時。將干燥得到的產品溶于二氯甲烷中，得到復合物溶液。

其中辛酸亞錫與丙交酯單體的比例為1:50(摩爾比)，羥基磷灰石與丙交酯單體的重量比為20:100。

b)將1.25ml濃度為0.1g/ml的內水相nh4hco3溶液加入到上述制備的5ml的復合物的二氯甲烷溶液中，超聲乳化，得到初乳液。

c)迅速將所得初乳液倒入200ml濃度為0.001g/ml的表面活性劑pva水溶液中，室溫下機械攪拌3小時，最終得到具有封閉孔結構的初級微球。

上述具有封閉孔結構的初級微球掃描電鏡圖如圖1的a1和a2所示。可以看出，其具有封閉孔洞，孔表面或空間由薄膜覆蓋。

2)對初級微球水解，制備出具有開孔結構且表面富集有羥基磷灰石的復合止血微球。

將0.1g步驟1)中制備的具有封閉孔結構的初級微球浸泡于20ml的0.5m的naoh溶液中，室溫攪拌10分鐘后取出微球，用200ml去離子水反復離心洗滌除去多余的naoh，-120℃下冷凍干燥24小時，得到具有良好開孔結構的復合止血微球粉末，之后采用鈷60輻射滅菌。

上述制備的復合止血微球的分子量為30000，顆粒粒徑為200±15μm。

實施例1中制備的具有良好開孔結構的復合止血微球的掃描電鏡如圖1的b1，b2，與圖1中的a1，a2(即初級微球)對比，可見水解后覆蓋在初級微球表面及其孔間的薄膜消失，得到了具有良好開孔結構且表面富集有羥基磷灰石的復合止血微球。

說明通過水解去除了覆蓋于羥基磷灰石上的聚酯膜，使得納米級的羥基磷灰石能夠從開孔中暴露出來，由于羥基磷灰石的晶體結構和納米尺度，這樣更有利于吸附蛋白和釋放鈣離子，從而極大地提高了復合止血微球的止血和/或凝血效果。

實施例2

1)制備具有封閉孔結構的初級微球

a)制備復合物溶液

采用化學方法：在無水無氧的反應條件下，將前述羥基磷灰石、丙交酯和辛酸亞錫snoct2和甲苯加入反應管，封閉反應管進行反應，在120℃下反應48小時。反應完畢，產物使用溶劑如二氯甲烷溶解，環己烷沉降，之后在45℃真空干燥箱內干燥72小時。將干燥得到的產品溶于二氯甲烷中，得到復合物溶液。

其中辛酸亞錫與丙交酯的比例為1:50(摩爾比)；羥基磷灰石與丙交酯的重量比為10:100。

b)將1.25ml10wt％的內水相nh4hco3溶液加入到上述制備的5ml濃度為3.13wt％的復合物的二氯甲烷溶液中，乳化得到初乳液。

c)迅速將所得初乳液倒入200ml，0.1wt％的pva水溶液中，室溫下機械攪拌3h，最終得到具有封閉孔結構的初級微球。

所述具有封閉孔結構的初級微球的掃描電鏡圖如圖2的a1和a2所示。可以看出，其具有封閉孔洞，孔表面或空間由薄膜覆蓋。

2)制備具有開孔結構且表面有羥基磷灰石富集的復合止血微球

將0.1g步驟1)中制備的具有封閉孔結構的初級微球浸泡于20ml的0.5m的naoh溶液中，室溫攪拌10分鐘后取出微球，用200ml去離子水反復離心洗滌除去多余的naoh，干燥后得到具有良好通孔結構的復合止血微球，采用鈷60輻射滅菌。

實施例2中制備的復合止血微球的分子量為40000，顆粒粒徑為200±15μm。 具有良好通孔結構的復合止血微球的掃描電鏡如圖2的b1，b2，與圖2的a1，a2對比，可見水解后覆蓋在初級微球表面及其孔間的薄膜消失，獲得了具有良好的開孔結構且表面具有羥基磷灰石富集的復合止血微球。

體外凝血效果試驗：

本發明通過基于羥基磷灰石的有機無機復合止血微球的體外凝血時間來評估其促凝血的效果。

體外凝血測試方法為：取2ml新鮮的抗凝兔血漿，加入適量0.2mcacl2溶液，使兔血漿自然凝血時間為7～8分鐘，計時過程樣品在盤旋混合儀上搖勻。測試微球體外止血效果時，先加入復合止血微球，再依次加入血液、cacl2。

取1g實施例1中制備的復合止血微球，進行后續的凝血時間測定，凝血時間為87s。

取1g實施例2中制備的復合止血微球，進行后續的凝血時間測定，凝血時間為109s。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。