淀粉基止血粉的制備及其性能研究

＊左書銀 周夕 李賽

（1.寧波寶亭生物科技有限公司 浙江 315100 2.四川大學化工學院 四川 610065）

創傷性出血是在日常突發事故、外科手術和戰傷急救中經常遇到的難題。有效的止血可以減少術區積血，有利于傷口愈合、減少感染等并發癥[1-3]。傳統止血材料如繃帶、止血帶和止血紗布等，具有生物相容性較差，止血時間較長、傷口易化膿感染、易與傷口黏附、易殘留于體內等缺點，使得其難于實際應用[4-6]。因此，快速止血和功能性止血成為了新型止血材料的發展方向。

淀粉是自然界植物體內存在的一種高分子化合物，作為粉狀止血材料已在臨床應用，并顯示出吸水止血速度快、吸血量大等優點[7-10]。另外淀粉類物質在體內可用淀粉酶水解得麥芽糖，經酸作用徹底水解為一葡萄糖,代謝機理明確，降解產物對人體無害。其中具有代表性的美國Medafor公司的“Arista”可吸收性淀粉止血微球已經應用于臨床，具有很好的安全性及良好的止血效果。但其價格昂貴并且作為體內止血材料，其粘附性、吸水性不夠強，特別是交聯劑環氧氯丙烷交聯劑具有潛在的毒性[11-14]。同時淀粉的水敏感性和熱分解敏感性高，抗剪切性能和耐熱性差，強度低，這些缺點限制了其在生物止血材料領域的應用范圍。針對以上淀粉微球作為止血材料的不足，本研究利用交聯反應制備了一種新型淀粉基止血材料的制備及其性能研究，具有優良的生物相容性和止血效果。

1.實驗部分

(1)實驗材料和試劑

馬鈴薯淀粉，氫氧化鈉，鹽酸、氯乙酸均由阿拉丁化學試劑有限公司提供；三偏磷酸鈉、乙醇由成都科龍化工試劑廠提供。其他生化試劑均為Sigma公司提供。

(2)羧甲基淀粉鈉的制備

稱取50g淀粉溶于450ml蒸餾水中，加入2%濃度NaOH溶液調節pH值為9，于60℃糊化混合均勻，加入5g氯乙酸，繼續攪拌5h后，用1L蒸餾水進行洗滌，再用乙醇進行脫水洗滌，將固液混合物轉移至布氏漏斗抽濾干燥，用乙醇清洗，重復3次。將樣品放在真空干燥箱60℃干燥10h，得到固體顆粒。

(3)交聯羧甲基淀粉鈉的制備

稱取5g羧甲基淀粉鈉溶于蒸餾水中，于30℃糊化60min，待溶液混合均勻后分別加入0.05g、0.1g、0.15g三偏磷酸鈉，在不同溫度下繼續攪拌0.5～3h后，制得交聯羧甲基淀粉鈉乳液；將乳液靜置分層，棄上清液，將下層乳白色液體緩慢加入5倍體積的乙醇攪拌均勻后靜置分層。將下層乳白色固液混合物轉移至布氏漏斗抽濾后放置真空干燥箱60℃干燥10h，得到固體白色粉末樣品，然后測其吸水速率和吸水倍率。

(4)測試與表征

①紅外光譜

采用Nicolet 6700傅立葉變換紅外光譜儀在室溫條件下對樣品A2進行分析表征。使用KBr壓片法對材料進行處理，將試樣與純KBr研磨均勻后置于模具中，在油壓機下壓成透明薄片進行測試。樣本在4000～400cm-1的范圍內進行掃描。

②SEM表征表面形貌

將止血粉末放在導電膠表面，表面噴金,用JEOL公司JSM6700F掃描電鏡在15kV加速電壓下觀察其表面形貌。同時用EDS測定樣品表面元素種類和含量。

③吸水速率的測定

采用接觸角測量儀測定海綿的吸水速率。將水滴到止血粉表面，觀察水滴消失的時間。

④吸水倍率的測定

取一定量的止血粉樣品，稱重W1。浸泡，使其吸水達到平衡，放入離心機4000rpm，10min后取出，倒出上層清水液，稱量剩余重量W2。吸水倍率=(W2-W1)/W1，重復三次取平均值。

2.結果和討論

(1)紅外光譜

紅外光譜如圖1所示，3500cm-1附近的吸收峰是淀粉分子中-OH的拉伸振動引起的，2900cm-1附近的吸收峰是由于-CH2-的拉伸振動引起的。1400cm-1和1600cm-1兩個吸收峰表明了淀粉中羧基的引入。

圖1 止血粉樣品的紅外光譜圖

(2)形貌和粒徑

從圖2中可以看出，制備的淀粉基止血粉外觀均為白色粉末。由于采用的是將淀粉水膠液分散進入乙醇相中進行造粒，微球的形貌不是很規則。同時采用常溫下烘干，微球內部的殘留水分揮發造成微球塌陷。大部分淀粉基止血粉的粒徑在100μm左右。從掃描電鏡還可以看出顆粒之間有一定粘聯形成纏結結構，易于形成吸水性能較好的多孔網絡結構。

圖2 止血粉的外觀形貌（上）和掃描電鏡圖（下）

表1 止血粉樣品各元素組成和含量

圖3 止血粉樣品表面元素分析結果

從樣品能譜儀（EDS）表面元素分析結果來看，除了淀粉本身含有C、O元素外，還有交聯劑本身含有的P、Na等元素，結合紅外譜圖也驗證了樣品是交聯后的結果。

(3)反應時間的影響

比較高的吸水倍率和比較快的吸水速率是作為醫用止血粉材料必需具備的性能，其吸水性能與其所用原料的性質和結構密切相關。合適的交聯程度可以讓止血粉具有較高的吸水倍率和較快的吸水速率。從而在實際臨床應用中具有良好的止血效果。在所制備的羧甲基淀粉鈉溶液中，滴加0.5g三偏磷酸鈉/乙醇溶液，在溫度70℃下分別反應30min、60min、90min、180min。反應完畢后干燥處理，測定每克干吸水倍率和吸水速率。從表2中可以看出隨著交聯反應時間延長，交聯劑逐漸在淀粉分子鏈間鏈接，網絡結構逐漸成形，該結構的吸水倍率逐漸增加，吸水速率加快。當達到90min后，由于交聯度過高，網絡結構的剛性增加，彈性降低，其吸水速率降低，吸水倍率反而下降。

表2 不同交聯時間下止血粉樣品的吸水速率和吸水倍率

(4)三偏磷酸鈉用量的影響

在所制備的羧甲基淀粉鈉溶液中，滴加加入0.1g、0.2g、0.5g、1g三偏磷酸鈉乙醇溶液，在溫度70℃下分別反應90min。反應完畢后干燥處理，測定每克干粉吸水倍率和吸水速率。實驗結果如表3所示，由于三偏磷酸鈉的交聯試劑的用量不同，導致樣品的吸水性能不同。當三偏磷酸鈉的用量為0.5g時，得到的樣品交聯程度比較合適，在樣品表面滴加水滴時，能夠立刻吸水溶脹表現出較快吸水速率。同時隨著吸水過程的進行，水分滲透到淀粉顆粒內部使其溶脹。其他三種樣品由于交聯程度較低和較高都造成水分吸收和滲入速率降低導致吸水速率較低。

表3 不同三偏磷酸鈉止血粉樣品的吸水速率和吸水倍率

(5)反應溫度的影響

在所制備的羧甲基淀粉鈉溶液中，滴加加入0.5g三偏磷酸鈉的乙醇溶液，在溫度40℃、60℃、70℃、80℃下分別反應90min。反應完畢后干燥處理，測定每克干粉吸水倍率和吸水速率。反應溫度的提高可以加快反應速度以及提高交聯度。從表4中可以看出，70℃時其吸水倍率最高，吸水速率最快。但是當反應溫度過高如80℃時，造成交聯度過高，使得止血粉的網狀結構失去彈性，其吸水和保水功能弱化硬化，其吸水倍率急劇下降，而且較長時間內進入不了止血粉內部。

表4 不同反應溫度下止血粉樣品的吸水速率和吸水倍率

3.結論

利用交聯劑將淀粉交聯制備為具有網狀立體結構的淀粉基止血粉。當反應時間為90min，交聯劑含量為2%時，反應溫度為70℃時，止血粉本身網狀交聯結構具有較高的吸水倍率和較快的吸水速度。此止血粉的研究結果具有很高的應用推廣價值。在開發優良的淀粉基生物止血材料的過程中，一直致力于提高單位材料止血率與止血速率等性能。后期會通過對淀粉止血粉微球形貌的改性、表面化學修飾以及淀粉復合材料的研究，有望進一步提高其性能。同時與臨床醫生的協同努力使得未來在臨床應用上面得到較大的突破。