利用马铃薯淀粉制备止血材料方法

杜宝堂，史 跃

利用马铃薯淀粉制备止血材料方法

杜宝堂，史 跃

目的：利用马铃薯淀粉为原料制备一种具有无毒性、无刺激性、价格低廉、吸水速率快、止血时间短的多微孔多聚糖止血材料。方法：将马铃薯生淀粉经过糊化、酶解、乳化交联、溶剂萃取、洗涤、喷雾干燥筛分、灭菌包装，制成多微孔多聚糖止血微球。结果：制成了止血微球、止血气雾剂、止血粉末3种多微孔多聚糖止血材料：颗粒粒径在50~ 80 μm，均分子量在100 000~1 900 000；吸水倍率在20~100倍；电子显微镜下显示呈圆形或卵圆形微球颗粒，大小均匀。结论：多微孔多聚糖止血材料具有无毒性、无刺激性、价格低廉、吸水速率快、止血时间短的优点，且原料来源丰富、生产工艺简单可行，有广阔的应用前景。

马铃薯淀粉；止血材料；多微孔多聚糖

0 引言

一般外科手术和外伤都会形成有血创面，期间会有大量血液流失，良好的止血技术是保证手术成功的关键。此外，战时失血是伤员死亡最重要的原因之一，如果能有效地止血，对挽救伤员的生命、稳定伤情、为后续治疗创造条件十分重要[1]。据统计，在战场和平时的创伤急救中，死亡的伤员中有10%以上是由于失血过多，主要原因是仅靠普通止血绷带压迫不能很好地止住动脉出血。使用具有生物相容性的可吸收止血材料作用于有血创面是目前止血的一种常用方法，其在外科手术止血、外伤、急救止血均有迫切需求，研制一种安全、有效、使用方便且成本低廉的止血材料显得尤为必要。现将课题组研发的获国家发明专利的利用马铃薯淀粉经交叉乳化制备多微孔多聚糖止血材料（much microporous polysac charide hemospheres，MMPH）的方法报告如下。

1 材料与方法

1.1 材料选择

本研究以马铃薯淀粉为原料，先对生淀粉进行挤压、糊化处理，在挤压、糊化过程中挤压机挤压摩擦产生热量，淀粉吸收这些热量受到强烈的剪切，分子链间氢键断裂，分子链发生移动，造成淀粉颗粒部分解体，发生糊化，经过几次处理后其糊化度能达到90%以上（而传统加热糊化率仅为80%~85%），操作方便、设备简单、受热均匀、工业化易生产。再经乳化剂乳化，形成W/O溶液，同时加淀粉酶穿刺，制备成多微孔球状淀粉，然后用三偏磷酸钠交联处理强化其结构，增强多孔微球的力学强度，最后用喷雾干燥法干燥、筛分即得到性能优异的MMPH淀粉（如图1所示）。

1.2 制备方法

1.2.1 糊化

将生淀粉溶解于蒸馏水中配制成12%~20%的湿淀粉加入挤压膨化机内，淀粉经螺旋轴摩擦挤压产生热而糊化，糊化温度为120~160℃，然后通过孔

径3~8 mm的小孔高压挤出，进入大气中的物料经膨胀干燥、粉碎、筛选即得糊化淀粉。

图1 经加工处理后的优质马铃薯淀粉

1.2.2 酶解

将糊化预处理过的淀粉配制成25% ~40%的乳浊液，加入用缓冲液配制的酶液，酶与淀粉的质量比为0.05~0.1∶1，温度控制在35~70℃，溶液pH值维持在4~7，反应8~20 h，反应结束后用0.5~1 mol/L HCL调节溶液pH值至4~6.5，制备成湿的多微孔淀粉溶液备用。其中使用的酶为葡萄糖淀粉酶，缓冲液为磷酸二氢钠与磷酸氢二钠配制的溶液，pH值为7.4。

1.2.3 交联

在酶解后的淀粉中加入液体，取大豆植物油、司班80和吐温80乳化剂，其中司班80与吐温80的质量比为1∶1混合，在45~75℃恒温水浴锅中充分搅拌10~20 min，然后缓缓注入到多孔淀粉溶液中，并持续搅拌。大豆油与多孔淀粉的体积质量比（mL/g）为20~150∶1，混合乳化剂与多孔淀粉的质量比（g/g）为0.5~5∶1。向上述溶液中加入一定质量的三偏磷酸钠适量搅拌2~6 h，三偏磷酸钠与多孔淀粉的质量比为0.01~2∶1。

1.2.4 去溶剂化处理

将上述反应产物静置分层，弃上层清液，取下层乳白色液体，加入乙酸乙酯或石油醚充分搅拌后分液，加入量是下层乳白色液体的2~10倍；再静置分层，取下层乳白色液体，加入2~5倍的无水乙醇清洗，再搅拌，然后真空抽滤至水分抽干，得到固体粉末。

1.2.5 洗涤

将上述所得微孔固体粉末倒在蒸馏烧瓶中，放置在磁力搅拌器加热盘上，加入3~5倍的蒸馏水，持续搅拌，静置分层，弃上层清液，再将下层乳白色液体重复洗涤3~5次。

1.2.6 溶解

将上述洗涤物加入适量的蒸馏水重新溶解，按微孔变性淀粉∶活性炭=1∶5的比例加入20~40目的活性炭，以除去色素和热原，经6~8 h后用5~10 μm的滤芯过滤，去除活性炭。

1.2.7 喷雾干燥与筛分

将上述所得的乳白色乳浊液在100~120℃喷雾下干燥，后经100目的微孔筛进行筛分，在无菌条件下包装、灭菌，即可得MMPH止血微球。

2 结果

2.1 制作流程

马铃薯淀粉经交叉乳化、酶解、交联、萃取、洗涤、喷雾干燥法干燥、筛分等工艺后，即可制备得MMPH球状结构止血颗粒。该颗粒可直接作用于有血创面，对于外形复杂的器官和组织的使用特别方便（制作工艺流程如图2所示）。

图2 提取多微孔多聚糖的制作工艺流程

2.2 颗粒大小

多微孔结构变性淀粉颗粒的粒径在10~100 μm，优选粒径在50~80 μm，且总占有量不低于90%。

2.3 分子量

均分子量在100 000~1 900 000，吸水倍率在20~ 100倍。电子显微镜下观察呈微球颗粒，大小均匀，呈圆形或卵圆形，表面有大量微孔（如图3所示）。

图3 电子显微镜下的分子结构图（×1 600）

2.4 制成止血材料

制成的防粘连止血材料可根据需要制作成止血微球、止血气雾剂、止血粉末，交联变性淀粉可制备成止血海绵、止血膜和止血贴。

2.5 用途

制成的止血材料在外伤或外科手术等有血创面上应用，可起到止血、促进伤口愈合、封闭血管、粘堵

伤口、防术后粘连的作用。

2.6 止血效果

动物实验研究表明，软组织出血创面长3 cm、距皮肤0.5、1.0 cm且深达肌肉层时，应用MMPH止血粉止血后创面成功止血，止血时间分别为（15.25± 1.04）、（11.25±1.89）s，最短止血时间为10 s，最长止血时间为17 s。临床应用显示，此止血材料制成的止血粉应用于自愿参试的急性软组织创伤出血患者32例，创面均成功止血，止血时间为（13.75±2.08）s，最短时间为10 s，最长时间为18 s。

3 讨论

目前，医疗市场上的止血材料品种繁多，包括传统的棉制材料、生物医用高分子材料、人工合成蛋白敷料、矿物质材料、液体类材料、金属类敷料等[1]。随着现代科学技术的高速发展，医用止血敷料的研究取得了非常快的进展，各种新型医用敷料不断涌现，性能也越来越优良[2－3]。天然活性高分子生物止血材料由于具有很高的生物功能和生物适应性，在保护伤口、加速创面愈合方面具有强大的优势。因此，近年来，从自然界现有的动、植物中提取可吸收的天然高分子止血材料引起了各国医学界和产业界的广泛关注，许多大型医药公司致力于研究开发新型止血材料[4－5]，但从天然植物马铃薯淀粉中提取高分子多微孔多聚糠止血材料的文献报道甚少。目前，国内使用的微孔多聚糖（microporous polysaccharide hemospheres，MPH）主要是由美国Medafor公司研制的一种止血材料，价格昂贵，加重了患者的经济负担。因此，研究一种止血迅速、无毒性、无抗原性、价格便宜的MMPH产品是国内学者必须面对的课题。

据文献报道，理想的止血材料应具备[6]止血迅速、无毒性、无抗原性、不增加感染概率、不影响组织愈合、价格便宜的特点。本课题组研发的MMPH止血材料除了具备以上的特点以外，来源于纯化的马铃薯淀粉，取材方便，生产工艺简单可行，吸水速率快。产品可制备成颗粒状、敷料状、粉末状，不含任何动物或人源性成分；为非生物活性颗粒，内有多个孔道，且孔径基本均一，具有很强的吸水性，能迅速吸收血液中的水分，并将血液中体积大于孔道孔径的有形成分（如血小板、红细胞、血蛋白、凝血酶和纤维蛋白等）聚集在颗粒表面，形成一种凝胶状混合物，达到即刻止血的作用。同时，通过使血液浓缩，加速内源性凝血过程，缩短凝血时间，正常的血小板被激活，局部形成凝血块，纤维蛋白沉积，随后形成的血凝块限制了进一步的出血，达到迅速止血的效果。局部形成的凝血块最终形成纤维蛋白凝块，不仅能起到快速止血的作用，且48 h过后，止血材料形成的凝块还可以被机体完全吸收，减少了清理工作，也减少了患者的痛苦，应用效果良好。

MMPH止血的基本原理是：该止血材料是经过特殊处理加工制成，其表面大量微孔的球状颗粒具有分子筛的作用，具有强吸水性，可迅速使血液脱水，使血液中的血小板、红细胞及纤维蛋白聚集到颗粒表面，产生“瞬时糊状凝胶”，达到立刻止血的作用。同时，可启动和激活内源性止血因子形成血栓，从而缩短止血时间，是一种理想的国产止血材料。目前，该产品已完成动物实验，并进入临床应用实验阶段，不久的将来将批量生产投放市场。

[1]张平，肖南，张治刚，等.战伤止血敷料的现状及展望[J].创伤外科杂志，2009，11（4）：378－380.

[2]李学军，孙园园.不同生物止血材料研究进展及复合型止血材料的临床应用[J].中国组织工程研究与临床康复，2011，15（51）：9 671－9 674.

[3]Uitte de Willige S，Miedzak M，Carter A M，et al.Oteolytic and geneticvariationofthealpha-2-antiplasminusinmaocardialinfarction[J]. Blood，2011，117（24）：6 694-6 701.

[4]关静，武继民，张西正，等.新型战创伤急救敷料的制备研究[J].医疗卫生装备，2007，28（9）：1－3.

[5]Ishisaki A，Matsuno H.Novel ideas of gene therapy for atherosclerosis：modulation of cellular signal transduction of TGF-bet family[J]. Curr Pharm Des，2006，12（7）：877-886.

[6]Barnard J，Millner R.A review of topical hemostatic agents for use in cardiac surgery[J].Ann Thorac Surg，2009，88（8）：1 377-1 383.

（收稿：2013-07-26 修回：2013-09-15）

Hemostatic Materials Preparation Method by Potato Starch

DU Bao-tang1,SHI Yue2
(1.Jiangsu AOKE Biomedical Technology Co.,Ltd,Zhenjiang 212003,Jiangsu Province,China;
2.Department of Interventional Radiology,the 97th Hospital of the PLA,Xuzhou 221004,Jiangsu Province,China)

Objective To develop amicroporous polysaccharide hemastaticmaterialmade from potato starch,which is sterile,non-irritant,low-cost,highly hydrophilic and hemostatic.Methods The processes involved in preparing thematerial includedgelatinization,enzymolysis,emulsion crosslinking,solventextraction,scrubbing,spray drying,sieving and sterile packing.Re-sults The forms of thematerial comprised of themicrosphere,aerosol and powder,with the grain sizes between 50 and 80μm,the averagemolecularweightsbetween 100 000 and 1 900 000,and thewaterabsorption ratio between 20 and 100 times.Elec-tronmicroscope showed that thematerialwas gifted with round or ovoid shape and uniform size.Conclusion Thematerialhas aplentiful raw source and a simple procedure,and thus has a brilliantprospect for application.[Chinese Medical EquipmentJournal，2014，35（3）：23-25]

potato starch;hemostatic material;microporous polysaccharide

R318；R973

A

1003-8868（2014）03-0023-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.03.023

镇江市政府331工程资助项目

专 利：国家发明专利（ZL 201110073208.2）

杜宝堂（1966—），男，博士，教授，主要从事生物医学高分子材料方面的研究工作，E-mail：dbt2005@126.com。

212003江苏镇江，江苏奥科生物科技有限公司（杜宝堂）；221004江苏徐州，解放军97医院介入放射科（史 跃）

史 跃，E-mail：shiyue66@126.com