一种硅酸盐黏土改性的止血材料及其制备方法

摘要

本发明提供了一种硅酸盐黏土改性的止血材料及其制备方法，所述止血材料由硅酸盐黏土与高聚物经静电纺丝复合而成；所述硅酸盐黏土与高聚物的质量比为0.5～2.5:1；所述硅酸盐黏土包括高岭石、埃洛石、凹土棒石或蒙脱石；其中，硅酸盐黏土的部分硅羟基与高聚物的氢键结合，剩余部分硅羟基在止血材料表面发挥止血与亲水作用。方法包括：先将硅酸盐黏土进行预处理和超声破碎，再与高聚物乙醇溶液混合得到静电纺丝液，最后进行静电纺丝，得到硅酸盐黏土改性的止血材料。所得止血材料具有止血速度快，使用方便、有利于伤口愈合、生物相容性好、成本低廉等优点。

权利要求

1.一种硅酸盐黏土改性的止血材料，其特征在于，所述止血材料由硅酸盐黏土与高聚物经静电纺丝复合而成；所述硅酸盐黏土与高聚物的质量比为0.5～2.5:1；所述硅酸盐黏土包括高岭石、埃洛石、凹凸棒石或蒙脱石；其中，硅酸盐黏土的部分硅羟基与高聚物的氢键结合，剩余部分硅羟基在止血材料表面发挥止血与亲水作用；所述高聚物包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯、左旋聚乳酸、聚丙烯酸乙酯或聚乙烯醇；

其中，所述硅酸盐黏土为埃洛石，所述埃洛石为分散型埃洛石纳米颗粒，所述止血材料为若干纤维束组成的3D网状结构，所述纤维束由纳米埃洛石通过静电作用与高聚物复合形成；

其中，所述硅酸盐黏土为凹凸棒石，所述凹凸棒石为分散型凹凸棒石纳米颗粒，所述止血材料由分散型凹凸棒石纳米颗粒通过静电作用与高聚物复合形成；

所述止血材料的制备方法包括如下步骤：

(1)将硅酸盐黏土进行预处理和超声破碎；

所述硅酸盐黏土经超声破碎后的颗粒平均尺寸小于1μm；

(2)将高聚物溶于乙醇中，制成浓度为0.1～0.3g/mL高聚物乙醇溶液；

(3)将步骤(1)处理后的硅酸盐黏土与步骤(2)所得高聚物乙醇溶液混合，得到静电纺丝液；

其中，硅酸盐黏土与高聚物的质量比为0.5～2.5:1；

(4)将步骤(3)所得静电纺丝液进行静电纺丝，得到硅酸盐黏土改性的止血材料；

其中，所述硅酸盐黏土包括高岭石、埃洛石、凹凸棒石或蒙脱石；所述高聚物包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯、左旋聚乳酸、聚丙烯酸乙酯或聚乙烯醇；

静电纺丝的参数为：滚筒转速为450～500r/min；接收距离为17～21cm；正极电压为10～12kV；负极电压为2～3kV；

其中，所述硅酸盐黏土为埃洛石、凹凸棒石或蒙脱石时，所述预处理包括粉磨、水洗、离心处理；

其中，所述硅酸盐黏土为高岭石时，所述预处理包括粉磨、水洗、离心和柱撑处理；

其中，所述柱撑处理所用柱撑液为二甲基亚砜水溶液。

2.一种如权利要求1所述的硅酸盐黏土改性的止血材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将硅酸盐黏土进行预处理和超声破碎；

所述硅酸盐黏土经超声破碎后的颗粒平均尺寸小于1μm；

(2)将高聚物溶于乙醇中，制成浓度为0.1～0.3g/mL高聚物乙醇溶液；

(3)将步骤(1)处理后的硅酸盐黏土与步骤(2)所得高聚物乙醇溶液混合，得到静电纺丝液；

其中，硅酸盐黏土与高聚物的质量比为0.5～2.5:1；

(4)将步骤(3)所得静电纺丝液进行静电纺丝，得到硅酸盐黏土改性的止血材料；

其中，所述硅酸盐黏土包括高岭石、埃洛石、凹凸棒石或蒙脱石；所述高聚物包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯、左旋聚乳酸、聚丙烯酸乙酯或聚乙烯醇；

静电纺丝的参数为：滚筒转速为450～500r/min；接收距离为17～21cm；正极电压为10～12kV；负极电压为2～3kV；

其中，所述硅酸盐黏土为埃洛石、凹凸棒石或蒙脱石时，所述预处理包括粉磨、水洗、离心处理；

其中，所述硅酸盐黏土为高岭石时，所述预处理包括粉磨、水洗、离心和柱撑处理；

其中，所述柱撑处理所用柱撑液为二甲基亚砜水溶液。

3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述超声破碎功率为400～800W，时间为

100～150min。

4.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，静电纺丝的出液速度为0.05mL/min。

说明书

一种硅酸盐黏土改性的止血材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及生物医用材料技术领域，特别涉及一种硅酸盐黏土改性的止血材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 新型止血材料的研究与应用是全球医学和生物材料科学领域中的重要课题。无论是临床外科手术，还是各种突发性事故造成人体大量出血，高效的止血材料对于挽救生命具有重要意义。当前临床常用的止血材料有氧化纤维素类、明胶海绵、纤维蛋白胶等不同种类。这些常用的止血材料间止血效果差别很大，应用条件各异，不能完全满足所有急救情况的需求。

[0003] 硅酸盐黏土矿物在自然界中分布广泛、种类繁多，是一种宝贵的天然资源。硅酸盐黏土矿物的颗粒细、可塑性强、结合性好，且比表面积大，颗粒上带有负电性，有很好的的物理吸附性和表面化学活性，且具备安全、无毒等优点。硅酸盐黏土矿物在医学领域已被证实具有较好的凝血功能，其可选择性吸收血液中的水，有效浓缩凝血活性物质；使血小板聚集粘附，同时可以激发凝血因子，启动内源性凝血途径，达到凝血目的。

[0004] 中国专利CN106039383A公开了一种复方三七白陶土竹纤维止血纱布及其制备方法，该止血纱布包括原生或再生竹纤维材料的基材、结合于所述基材上的止血材料、用于将所述止血材料粘合至所述基材的粘合剂，止血材料包括高岭土或高岭石止血粘土材料以及三七止血粉。上述止血纱布存在以下问题：止血材料的粘附量有限，粘附在基材上的颗粒易脱落，这些会导致其止血能力的降低和后续处理的困难。

[0005] 因此有必要提供一种止血速度快且使用方便、成本低廉的止血材料。

发明内容

[0006] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种硅酸盐黏土改性的止血材料及其制备方法，其目的是为了用静电纺丝技术将硅酸盐黏土与高聚物复合成结构稳定的止血材料，使该止血材料具有止血速度快、使用方便、成本低廉的优点。

[0007] 为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0008] 一种硅酸盐黏土改性的止血材料，所述止血材料由硅酸盐黏土与高聚物经静电纺丝复合而成；所述硅酸盐黏土与高聚物质量比为0.5～2.5:1；所述硅酸盐黏土包括高岭石、埃洛石、凹土棒石或蒙脱石；其中，硅酸盐黏土的部分硅羟基与高聚物的氢键结合，剩余部分硅羟基在止血材料表面发挥止血与亲水作用；所述高聚物包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯、左旋聚乳酸、聚丙烯酸乙酯或聚乙烯醇。

[0009] 优选地，所述硅酸盐黏土为埃洛石，所述埃洛石为分散型埃洛石纳米颗粒，所述止血材料为若干纤维束组成的3D网状结构，所述纤维束由纳米埃洛石通过静电作用与高聚物复合形成。

[0010] 优选地，所述硅酸盐黏土为凹土棒石，所述凹凸棒石为分散型凹凸棒石纳米颗粒，所述止血材料由分散型凹凸棒石纳米颗粒通过静电作用与高聚物复合形成。

[0011] 本发明还提供一种上述硅酸盐黏土改性的止血材料的制备方法，包括如下步骤：

[0012] (1)将硅酸盐黏土进行预处理和超声破碎；

[0013] (2)将高聚物溶于乙醇中，制成浓度为0.1～0.3g/mL高聚物乙醇溶液；

[0014] (3)将步骤(1)处理后的硅酸盐黏土与步骤(2)所得高聚物乙醇溶液混合，得到静电纺丝液；

[0015] 其中，硅酸盐黏土与高聚物的质量比为0.5～2.5:1；

[0016] (4)将步骤(3)所得静电纺丝液进行静电纺丝，得到硅酸盐黏土改性的止血材料；

[0017] 其中，所述硅酸盐黏土包括高岭石、埃洛石、凹土棒石或蒙脱石；所述高聚物包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯、左旋聚乳酸、聚丙烯酸乙酯或聚乙烯醇；

[0018] 静电纺丝的参数为：滚筒转速为450～500r/min；接收距离为17～21cm；正极电压为10～12kV；负极电压为2～3kV。

[0019] 优选地，所述硅酸盐黏土为埃洛石、凹土棒石或蒙脱石时，所述预处理包括粉磨、水洗、离心处理。

[0020] 优选地，所述硅酸盐黏土为高岭石时，所述预处理包括粉磨、水洗、离心和柱撑处理。

[0021] 优选地，所述柱撑处理所用柱撑液为二甲基亚砜水溶液。

[0022] 优选地，所述超声破碎功率为400～800W，时间为100～150min。

[0023] 优选地，所述硅酸盐黏土经超声破碎后的颗粒平均尺寸小于1μm。

[0024] 优选地，静电纺丝的出液速度为0.05mL/min。

[0025] 当硅酸盐黏土为埃洛石时：经过预处理得到的埃洛石纳米管由于具有大量硅羟基和很强的团聚性，能够成纳米管团的形式与高聚物通过氢键相互结合，通过静电纺丝形成无数根纤维束编织成的3D网状薄膜。

[0026] 在埃洛石改性的止血材料中，埃洛石纳米管形成一定大小的埃洛石团，由于硅羟基的作用对高聚物具有一定的吸引力，使得高聚物形成的纤维束变细，整体薄膜孔道结构变多。在止血过程中，一方面更细的纤维束提供更多的空间让血细胞进入，从而更充分的与埃洛石接触，另一方面团聚的埃洛石表现出更强的埃洛石止血特性，能够活化凝固因子XII并激活血小板加速止血。同时薄膜整体亲水性变强更利于快速吸收血液中的水份，使血液变稠提高血细胞浓度并限制血液流动，最终达成止血目的。

[0027] 高聚物由于其本身具有高分子材料的热收缩性，导致其在正常室温环境下会不断的收缩，最终导致其仅保留原面积的10％左右。而且纤维束之间的大量孔道也因为收缩而减少或消失进一步制约薄膜的止血性能。埃洛石加入后，由于埃洛石的硅羟基与高聚物相结合，抑制了高聚物的整体收缩，保留原薄膜面积的70％以上。同时引发了薄膜中小范围的高聚物分子向埃洛石团靠拢的现象，使得高聚物形成的纤维束变细，整体薄膜孔道结构变多。

[0028] 当硅酸盐黏土为凹凸棒时：预处理得到的凹凸棒石纳米棒由于其棒晶束解离特性和本身具有的大量硅羟基，能够与高聚物通过氢键相互结合，首先通过静电纺丝形成纤维束编织成的3D网状薄膜；然后由于高聚物本身具有高分子材料的热收缩性，3D网状薄膜演变成一张表面有些许凹凸棒石残留颗粒的薄膜。

[0029] 高聚物由于其本身具有高分子材料的热收缩性，导致其在正常室温环境下会不断的收缩，最终导致其仅保留原面积的10％左右。而且纤维束之间的大量孔道也因为收缩而减少或消失进一步制约薄膜的止血性能。而形成凹土棒石止血膜厚，部分解离的凹凸棒石融合在薄膜中，支撑框架结构，稳定整体结构，抑制高聚物进一步收缩，并且能够保留原薄膜面积的70％以上。

[0030] 在薄膜的单根纤维束表面，残留的凹土棒石颗粒充当功能性颗粒，改善了薄膜表面的亲水性，其中的硅氧四面体结构具有一定的止血能力，能够激活血小板加速止血。在止血过程中能够贴合伤口，吸收血浆凝聚血细胞加速止血。

[0031] 本发明的上述方案有如下的有益效果：

[0032] (1)本发明首次将具备止血功能的硅酸盐黏土与静电纺丝技术结合，制得一种新型薄膜止血材料，相比于止血敷料粉末或将止血材料粘结在基材上，硅酸盐黏土改性的止血材料在对伤口止血时使用方便，且材料本身的吸水性和粘结性导致其能与创面贴合更加紧密。

[0033] (2)硅酸盐黏土的部分硅羟基在止血材料中与高聚物的氢键结合，形成稳定结构；剩余部分硅羟基在材料表面发挥止血与亲水作用，得到的止血材料具有性能稳定、止血速度快、使用方便、有利于伤口愈合、生物相容性好、成本低廉的优点。

[0034] (3)未加入硅酸盐黏土的高聚物结构不稳定，极容易发生缩聚，导致孔道结构消失，比表面积降低，静电纺丝工艺所带来的结构优势被破坏，止血效果不佳(对比例1)；而经硅酸盐黏土改性后，高聚物的整体收缩得到了抑制，硅酸盐黏土为复合材料整体结构提供支撑，减少其收缩现象，使复合材料的孔道结构变多，止血效果得到提高(实施例1～3)。

附图说明

[0035] 图1为本发明实施例1得到的埃洛石改性的止血材料的SEM图；

[0036] 图2为本发明实施例3得到的凹凸棒石改性的止血材料的SEM图；

[0037] 图3为本发明对比例1的聚乙烯吡络烷酮静电纺丝薄膜的SEM图。

具体实施方式

[0038] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。

[0039] 实施例1

[0040] (1)埃洛石纳米管的制备：

[0041] 称取5.0g经粉磨、水洗和离心后的原矿埃洛石，加入500mL去离子水在1500W功率下超声破碎2h，即得埃洛石纳米棒，平均尺寸在1μm以下。

[0042] (2)埃洛石改性的止血材料的制备：

[0043] 向10mL无水乙醇中溶解聚乙烯吡咯烷酮1.0g，加入埃洛石纳米棒1.50g，常温下水浴搅拌36h；进行静电纺丝设置滚筒转速为500r/min，针头距滚筒的距离(接收距离)为21cm，出液速度为0.05mL/min，正极电压为10kV，负极电压为2kV，制得埃洛石改性的止血材料，SEM图谱如图1所示：埃洛石改性的止血材料中埃洛石团分布在埃洛石与聚乙烯吡咯烷酮复合纤维束搭接形成的3D网状结构中，所述埃洛石团为埃洛石晶体自身硅羟基产生的静电作用相互吸引形成，所述纤维束以纳米埃洛石通过静电作用与聚乙烯吡咯烷酮复合形成，所述埃洛石团通过静电作用与聚乙烯吡咯烷复合然后与纤维束相连；所述纳米埃洛石为分散型埃洛石纳米颗粒。

[0044] (3)止血实验：

[0045] 大鼠以10％水合氯醛(0.3ml/100g)腹腔内注射麻醉，仰卧位固定，消毒，取腹部正中切口长约5cm，逐层剪开皮肤、肌肉及腹膜，暴露肝脏。将肝脏右叶充分暴露后在其正中以尖刀划取1×1cm的正方形边界，深约0.5cm。以组织剪将边界内肝组织去除，并以组织镊刮除创面，使肝脏创面出现明显渗血。将实施例1制得的止血材料置于创面，充分覆盖并贴附肝组织，以医用纱布于材料外侧创面上方适当压迫并计时，记录渗血完全停止时间为120秒。

[0046] 实施例2

[0047] (1)埃洛石纳米管的制备：

[0048] 称取5.0g经粉磨、水洗和离心后的原矿埃洛石，加入500mL去离子水在1500W功率下超声破碎2h，即得埃洛石纳米棒，平均尺寸在1μm以下。

[0049] (2)埃洛石改性的止血材料的制备：

[0050] 向10mL无水乙醇中溶解聚乙烯吡咯烷酮1.0g，加入埃洛石纳米棒0.50g，常温下水浴搅拌36h；进行静电纺丝设置滚筒转速为500r/min，针头距滚筒的距离为21cm，出液速度为0.05mL/min，正极电压为10kV，负极电压为2kV，制得埃洛石改性的止血材料。

[0051] (3)止血实验：

[0052] 大鼠以10％水合氯醛(0.3ml/100g)腹腔内注射麻醉，仰卧位固定，消毒，取腹部正中切口长约5cm，逐层剪开皮肤、肌肉及腹膜，暴露肝脏。将肝脏右叶充分暴露后在其正中以尖刀划取1×1cm的正方形边界，深约0.5cm。以组织剪将边界内肝组织去除，并以组织镊刮除创面，使肝脏创面出现明显渗血。将实施例1制得的止血材料置于创面，充分覆盖并贴附肝组织，以医用纱布于材料外侧创面上方适当压迫并计时，记录渗血完全停止时间为125秒。

[0053] 实施例3

[0054] (1)凹凸棒石纳米棒的制备：

[0055] 称取5.0g经粉磨、水洗和离心后的原矿凹凸棒石，加入500mL去离子水在1500W功率下超声破碎2h，即得凹凸棒石纳米棒，平均长度在2μm以下。

[0056] (2)凹凸棒改性的止血材料的制备：

[0057] 向10mL无水乙醇中溶解聚乙烯吡咯烷酮1.0g，加入凹凸棒石纳米棒1.50g，常温下水浴搅拌36h；进行静电纺丝设置滚筒转速为500r/min，针头距滚筒的距离为21cm，出液速度为0.05mL/min，正极电压为10kV，负极电压为2kV。制得凹凸棒石改性的止血材料，SEM图谱如图2所示：该止血材料为表面粗糙薄膜结构，所述薄膜以部分棒晶束解离后的凹凸棒石通过静电作用与聚乙烯吡咯烷酮复合作为薄膜主体，薄膜表面部分棒晶束解离的凹凸棒通过部分硅羟基与薄膜相连，另外一部分暴露在外形成表面粗糙的结构同时发挥止血以及亲水作用；所述纳米凹凸棒石为分散型凹凸棒石纳米颗粒；所述凹凸棒石部分棒晶束解离为在预处理时经过超声破碎、碾磨和冷冻干燥发生的现象。

[0058] (3)止血实验：

[0059] 大鼠以10％水合氯醛(0.3ml/100g)腹腔内注射麻醉，仰卧位固定，消毒，取腹部正中切口长约5cm，逐层剪开皮肤、肌肉及腹膜，暴露肝脏。将肝脏右叶充分暴露后在其正中以尖刀划取1×1cm的正方形边界，深约0.5cm。以组织剪将边界内肝组织去除，并以组织镊刮除创面，使肝脏创面出现明显渗血。将实施例2制得的止血材料置于创面，充分覆盖并贴附肝组织，以医用纱布于材料外侧创面上方适当压迫并计时，记录渗血完全停止时间为140秒。

[0060] 实施例4

[0061] (1)高岭石纳米片的制备：

[0062] 称取10.0g经粉磨、水洗和离心后的原矿高岭石，加入90mL二甲基亚砜，10mL去离子水。在70℃下水域搅拌36h得到高岭石柱撑液。将高岭石柱撑液在1500W功率下超声破碎2h，即得高岭石纳米片，平均尺寸在1μm以下。

[0063] (2)高岭石改性的止血材料的制备：

[0064] 向10mL无水乙醇中溶解聚乙烯吡咯烷酮1.0g，加入高岭石纳米片2.40g，常温下水浴搅拌36h；进行静电纺丝设置滚筒转速为500r/min，针头距滚筒的距离为21cm，出液速度为0.05mL/min，正极电压为10kV，负极电压为2kV，制得高岭土改性的止血材料。

[0065] (3)止血实验：

[0066] 大鼠以10％水合氯醛(0.3ml/100g)腹腔内注射麻醉，仰卧位固定，消毒，取腹部正中切口长约5cm，逐层剪开皮肤、肌肉及腹膜，暴露肝脏。将肝脏右叶充分暴露后在其正中以尖刀划取1×1cm的正方形边界，深约0.5cm。以组织剪将边界内肝组织去除，并以组织镊刮除创面，使肝脏创面出现明显渗血。将预先准备好的止血材料置于创面，充分覆盖并贴附肝组织，以医用纱布于材料外侧创面上方适当压迫并计时，记录渗血完全停止时间为100秒。

[0067] 对比例1

[0068] (1)聚乙烯吡络烷酮静电纺丝薄膜制备：

[0069] 向10mL无水乙醇中溶解聚乙烯吡咯烷酮1.0g，常温下水浴搅拌36h；进行静电纺丝设置滚筒转速为500r/min，针头距滚筒的距离为21cm，出液速度为0.05mL/min，正极电压为10kV，负极电压为2kV。制得埃洛石静电纺丝薄膜，SEM图谱如图3所示：由图3可知PVP膜收缩程度大，PVP丝严重缩聚导致膜中的孔道几乎全部消失。

[0070] (2)止血实验：

[0071] 大鼠以10％水合氯醛(0.3ml/100g)腹腔内注射麻醉，仰卧位固定，消毒，取腹部正中切口长约5cm，逐层剪开皮肤、肌肉及腹膜，暴露肝脏。将肝脏右叶充分暴露后在其正中以尖刀划取1×1cm的正方形边界，深约0.5cm。以组织剪将边界内肝组织去除，并以组织镊刮除创面，使肝脏创面出现明显渗血。将对比例1制得的埃洛石静电纺丝薄膜置于创面，充分覆盖并贴附肝组织，以医用纱布于材料外侧创面上方适当压迫并计时，记录渗血完全停止时间为360秒。

[0072] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。