淀粉基止血粉的制备及其性能研究

＊左书银 周夕 李赛

（1.宁波宝亭生物科技有限公司 浙江 315100 2.四川大学化工学院 四川 610065）

创伤性出血是在日常突发事故、外科手术和战伤急救中经常遇到的难题。有效的止血可以减少术区积血，有利于伤口愈合、减少感染等并发症[1-3]。传统止血材料如绷带、止血带和止血纱布等，具有生物相容性较差，止血时间较长、伤口易化脓感染、易与伤口黏附、易残留于体内等缺点，使得其难于实际应用[4-6]。因此，快速止血和功能性止血成为了新型止血材料的发展方向。

淀粉是自然界植物体内存在的一种高分子化合物，作为粉状止血材料已在临床应用，并显示出吸水止血速度快、吸血量大等优点[7-10]。另外淀粉类物质在体内可用淀粉酶水解得麦芽糖，经酸作用彻底水解为一葡萄糖,代谢机理明确，降解产物对人体无害。其中具有代表性的美国Medafor公司的“Arista”可吸收性淀粉止血微球已经应用于临床，具有很好的安全性及良好的止血效果。但其价格昂贵并且作为体内止血材料，其粘附性、吸水性不够强，特别是交联剂环氧氯丙烷交联剂具有潜在的毒性[11-14]。同时淀粉的水敏感性和热分解敏感性高，抗剪切性能和耐热性差，强度低，这些缺点限制了其在生物止血材料领域的应用范围。针对以上淀粉微球作为止血材料的不足，本研究利用交联反应制备了一种新型淀粉基止血材料的制备及其性能研究，具有优良的生物相容性和止血效果。

1.实验部分

(1)实验材料和试剂

马铃薯淀粉，氢氧化钠，盐酸、氯乙酸均由阿拉丁化学试剂有限公司提供；三偏磷酸钠、乙醇由成都科龙化工试剂厂提供。其他生化试剂均为Sigma公司提供。

(2)羧甲基淀粉钠的制备

称取50g淀粉溶于450ml蒸馏水中，加入2%浓度NaOH溶液调节pH值为9，于60℃糊化混合均匀，加入5g氯乙酸，继续搅拌5h后，用1L蒸馏水进行洗涤，再用乙醇进行脱水洗涤，将固液混合物转移至布氏漏斗抽滤干燥，用乙醇清洗，重复3次。将样品放在真空干燥箱60℃干燥10h，得到固体颗粒。

(3)交联羧甲基淀粉钠的制备

称取5g羧甲基淀粉钠溶于蒸馏水中，于30℃糊化60min，待溶液混合均匀后分别加入0.05g、0.1g、0.15g三偏磷酸钠，在不同温度下继续搅拌0.5～3h后，制得交联羧甲基淀粉钠乳液；将乳液静置分层，弃上清液，将下层乳白色液体缓慢加入5倍体积的乙醇搅拌均匀后静置分层。将下层乳白色固液混合物转移至布氏漏斗抽滤后放置真空干燥箱60℃干燥10h，得到固体白色粉末样品，然后测其吸水速率和吸水倍率。

(4)测试与表征

①红外光谱

采用Nicolet 6700傅立叶变换红外光谱仪在室温条件下对样品A2进行分析表征。使用KBr压片法对材料进行处理，将试样与纯KBr研磨均匀后置于模具中，在油压机下压成透明薄片进行测试。样本在4000～400cm-1的范围内进行扫描。

②SEM表征表面形貌

将止血粉末放在导电胶表面，表面喷金,用JEOL公司JSM6700F扫描电镜在15kV加速电压下观察其表面形貌。同时用EDS测定样品表面元素种类和含量。

③吸水速率的测定

采用接触角测量仪测定海绵的吸水速率。将水滴到止血粉表面，观察水滴消失的时间。

④吸水倍率的测定

取一定量的止血粉样品，称重W1。浸泡，使其吸水达到平衡，放入离心机4000rpm，10min后取出，倒出上层清水液，称量剩余重量W2。吸水倍率=(W2-W1)/W1，重复三次取平均值。

2.结果和讨论

(1)红外光谱

红外光谱如图1所示，3500cm-1附近的吸收峰是淀粉分子中-OH的拉伸振动引起的，2900cm-1附近的吸收峰是由于-CH2-的拉伸振动引起的。1400cm-1和1600cm-1两个吸收峰表明了淀粉中羧基的引入。

图1 止血粉样品的红外光谱图

(2)形貌和粒径

从图2中可以看出，制备的淀粉基止血粉外观均为白色粉末。由于采用的是将淀粉水胶液分散进入乙醇相中进行造粒，微球的形貌不是很规则。同时采用常温下烘干，微球内部的残留水分挥发造成微球塌陷。大部分淀粉基止血粉的粒径在100μm左右。从扫描电镜还可以看出颗粒之间有一定粘联形成缠结结构，易于形成吸水性能较好的多孔网络结构。

图2 止血粉的外观形貌（上）和扫描电镜图（下）

表1 止血粉样品各元素组成和含量

图3 止血粉样品表面元素分析结果

从样品能谱仪（EDS）表面元素分析结果来看，除了淀粉本身含有C、O元素外，还有交联剂本身含有的P、Na等元素，结合红外谱图也验证了样品是交联后的结果。

(3)反应时间的影响

比较高的吸水倍率和比较快的吸水速率是作为医用止血粉材料必需具备的性能，其吸水性能与其所用原料的性质和结构密切相关。合适的交联程度可以让止血粉具有较高的吸水倍率和较快的吸水速率。从而在实际临床应用中具有良好的止血效果。在所制备的羧甲基淀粉钠溶液中，滴加0.5g三偏磷酸钠/乙醇溶液，在温度70℃下分别反应30min、60min、90min、180min。反应完毕后干燥处理，测定每克干吸水倍率和吸水速率。从表2中可以看出随着交联反应时间延长，交联剂逐渐在淀粉分子链间链接，网络结构逐渐成形，该结构的吸水倍率逐渐增加，吸水速率加快。当达到90min后，由于交联度过高，网络结构的刚性增加，弹性降低，其吸水速率降低，吸水倍率反而下降。

表2 不同交联时间下止血粉样品的吸水速率和吸水倍率

(4)三偏磷酸钠用量的影响

在所制备的羧甲基淀粉钠溶液中，滴加加入0.1g、0.2g、0.5g、1g三偏磷酸钠乙醇溶液，在温度70℃下分别反应90min。反应完毕后干燥处理，测定每克干粉吸水倍率和吸水速率。实验结果如表3所示，由于三偏磷酸钠的交联试剂的用量不同，导致样品的吸水性能不同。当三偏磷酸钠的用量为0.5g时，得到的样品交联程度比较合适，在样品表面滴加水滴时，能够立刻吸水溶胀表现出较快吸水速率。同时随着吸水过程的进行，水分渗透到淀粉颗粒内部使其溶胀。其他三种样品由于交联程度较低和较高都造成水分吸收和渗入速率降低导致吸水速率较低。

表3 不同三偏磷酸钠止血粉样品的吸水速率和吸水倍率

(5)反应温度的影响

在所制备的羧甲基淀粉钠溶液中，滴加加入0.5g三偏磷酸钠的乙醇溶液，在温度40℃、60℃、70℃、80℃下分别反应90min。反应完毕后干燥处理，测定每克干粉吸水倍率和吸水速率。反应温度的提高可以加快反应速度以及提高交联度。从表4中可以看出，70℃时其吸水倍率最高，吸水速率最快。但是当反应温度过高如80℃时，造成交联度过高，使得止血粉的网状结构失去弹性，其吸水和保水功能弱化硬化，其吸水倍率急剧下降，而且较长时间内进入不了止血粉内部。

表4 不同反应温度下止血粉样品的吸水速率和吸水倍率

3.结论

利用交联剂将淀粉交联制备为具有网状立体结构的淀粉基止血粉。当反应时间为90min，交联剂含量为2%时，反应温度为70℃时，止血粉本身网状交联结构具有较高的吸水倍率和较快的吸水速度。此止血粉的研究结果具有很高的应用推广价值。在开发优良的淀粉基生物止血材料的过程中，一直致力于提高单位材料止血率与止血速率等性能。后期会通过对淀粉止血粉微球形貌的改性、表面化学修饰以及淀粉复合材料的研究，有望进一步提高其性能。同时与临床医生的协同努力使得未来在临床应用上面得到较大的突破。