一种抗菌止血可吸收外科钉及其制备方法与流程

1.本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种抗菌止血可吸收外科钉及其制备方法。


背景技术：

2.吻合器是采用外科钉固定已切开的组织或器官的工具，具有固定快速、操作简便及副作用和导致手术并发症很少等优点，它可以代替传统手工缝合方法，在近年来逐步普及。
3.目前传统的吻合器外科钉多由钛合金或钽金属制作，术后外科钉会在患者体内长期存在。这样会给患者长期带来异物感，还会影响未来接受核磁共振等医疗检查的稳定性，甚至会导致固定部位的组织增生，造成术后腔道狭窄等问题。
4.显然，可被人体吸收的外科钉能够避免上述问题，但现有技术中可吸收外科钉有着力学强度不足，易发生变形，崩解时间不能配合患者伤口愈合程度，加工困难等一系列问题。
5.例如，现有可吸收外科钉在表面和内部的降解时间不一致，外科钉很容易发生变形。且外科钉降解行为不连续还可能导致人体出现过敏反应，需要有特别抗菌剂进行处理，但抗菌剂效果不持久，其本身也易引起人体的过敏反应。现有技术中公开了一种采用聚乙交酯材料制成的可吸收外科钉，因为强亲水性，在两周时就会发生崩解。但人体上的伤口，约1～3周愈合，基于患者的情况差异，一般3周可以完全愈合。理想状态下的可吸收外科钉应在两周内保持一定力学强度，第三周崩解，明显聚乙交酯材料制成的可吸收外科钉达不到这个要求，会使得其所施用的部位组织愈合质量低。现有技术还公开了一种原料为乙交酯与三亚甲基碳酸酯共聚物、乙交酯与三亚甲基碳酸酯与二氧六环己烷酮的三元共聚物的外科钉，因其在人体内以玻璃态存在，力学强度很低，受力尺寸稳定性也较差。现有技术还有一种原料为胶原蛋白和弹性蛋白的外科钉，但是只能采用湿法加工，成品有着力学强度低，加工困难，灭菌困难，批次稳定性差等缺点。
6.同时，随着科技的进步，人们对外科钉的性能期望也有一定的提升，在除传统的固定缝合作用外，还期望它对伤口的愈合起到进一步作用，如可以止血抗菌等。


技术实现要素：

7.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中可吸收外科钉力学性能较差，容易发生变形，受力尺寸稳定性较差，使得其所施用部位组织愈合质量低，无法进一步帮助伤口愈合等缺陷，从而提供一种抗菌止血可吸收外科钉及其制备方法。
8.为此，本发明提供了如下技术方案。
9.本发明提供了一种抗菌止血可吸收外科钉，所述抗菌止血可吸收外科钉包括主体材料和缓释材料；所述主体材料为可吸收高分子聚合物纳米材料，所述可吸收高分子聚合物纳米材料的原料包括可吸收高分子聚合物和聚乙二醇改性氧化石墨烯，所述聚乙二醇改
性氧化石墨烯弥散分布在所述可吸收高分子聚合物中；所述缓释材料为水凝胶组合物，所述水凝胶组合物中含有抗菌材料和止血材料；所述可吸收高分子聚合物、所述聚乙二醇改性氧化石墨烯和所述水凝胶组合物的质量比为(80～100):(1～15):(1～15)。
10.优选的，所述可吸收高分子聚合物包括聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯、聚乙二醇、聚酰胺中的一种，或几种的共聚物或共混物。
11.优选的，所述聚乙二醇改性氧化石墨烯的种类包括聚乙二醇8000改性氧化石墨烯、聚乙二醇9000改性氧化石墨烯、聚乙二醇10000改性氧化石墨烯中的一种或几种。
12.优选的，所述聚乙二醇改性氧化石墨烯包括单层氧化石墨烯、双层氧化石墨烯、三层氧化石墨烯中的一种或几种。
13.本发明还提供一种上文所述的抗菌止血可吸收外科钉的制备方法，先分别制备所述水凝胶组合物、所述可吸收高分子聚合物纳米材料，再制备外科钉；所述水凝胶组合物的制备方法包括以下步骤：将粘土分散在去离子水中，得到粘土浆料；将抗菌剂、多酚类物质、止血材料、水凝胶主体与所述粘土浆料混合，将体系的ph值调节至8～9，得到水凝胶主体-粘土混合物料；向所述水凝胶主体-粘土混合物料中加入单体、引发剂和交联剂，交联反应，得到所述水凝胶组合物。
14.优选的，所述的粘土包括硅酸镁锂、硅酸镁铝、高岭土、蒙脱土、水滑石中的至少一种。
15.优选的，所述抗菌剂包括无机抗菌剂、有机抗菌剂、天然抗菌剂中的至少一种；无机抗菌剂包括硝酸银、硫代硫酸银、硝酸铜、硫酸铜、氧化铜、氧化锌、二氧化钛；有机抗菌剂包括香草醛，乙基香草醛类化合物，季铵盐类如四乙基溴化铵、(3-溴丙基)三乙基溴化铵，双呱类如聚六亚甲基双胍盐酸盐、双氯苯双胍己烷，酚类如5-氯-2-(2',4'-二氯苯氧基)苯酚、2(3)-叔丁基-4-甲氧基苯酚、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚；天然抗菌剂包括甲壳素、芥末、蓖麻油、山葵。
16.优选的，所述多酚类物质包括木质素、单宁酸、白藜芦醇、花青素、姜黄素中的一种或几种。
17.优选的，所述止血材料包括凝血酶、云南白药、三七、小蓟、白及、蒲黄中的任意一种或几种。
18.优选的，所述水凝胶主体由水凝胶第一主体和水凝胶第二主体组成，所述水凝胶第一主体包括明胶、胶原、纤维蛋白、丝素蛋白、透明质酸、海藻酸钠、果胶、纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、木糖醇、κ-角叉菜胶、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠盐或聚n-异丙基丙烯酰胺中的一种或几种，所述水凝胶第二主体为壳聚糖。
19.优选的，所述单体包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或几种。
20.优选的，所述引发剂为过硫酸铵与四甲基乙二胺的混合物。
21.优选的，所述交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺。
22.优选的，调节体系ph时使用的试剂包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的任一种。
23.优选的，所述水凝胶主体的质量为所述粘土质量的10％～200％。
24.优选的，所述多酚类物质的质量为所述粘土质量的20％～200％。
25.优选的，所述抗菌剂的质量为所述粘土质量的1.6％～9.6％。
26.优选的，所述止血材料的质量为所述粘土质量的1.6％～9.6％。
27.优选的，所述粘土的质量为所述单体质量的1％～10％。
28.优选的，所述引发剂的质量为所述单体质量的1％～3％。
29.优选的，所述交联剂的质量为所述单体质量的0.1％～0.3％。
30.优选的，所述水凝胶第一主体和所述水凝胶第二主体的质量比为5：(2.5～20)。
31.优选的，所述粘土浆料的质量浓度为1％～3％。
32.优选的，所述可吸收高分子聚合物纳米材料的制备方法为常规处理，包括如下步骤：将所述可吸收高分子聚合物与所述聚乙二醇改性氧化石墨烯及表面活性剂混合，温度60～80℃，干燥2～3h，在保护气氛下加入催化剂，升温至90～110℃，打入28～32mpa二氧化碳气体，搅拌状态下保温25～35h，搅拌状态下降至室温，得到所述可吸收高分子聚合物纳米材料。
33.优选的，所述表面活性剂包括辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。
34.优选的，所述催化剂包括辛酸亚锡、三乙基铝、三乙基锌中的至少一种。
35.优选的，所述可吸收高分子聚合物、所述聚乙二醇改性氧化石墨烯、所述表面活性剂、所述催化剂的质量比为(80～100)：(1～15)：(2～3)：(3～5)。
36.优选的，所述外科钉采用如下任一种方法制备得到，
37.第一种：所述外科钉的制备方法包括如下步骤：
38.将所述可吸收高分子聚合物纳米材料进行造粒，得到母粒，将所述母粒熔融，加入所述水凝胶组合物，得到复合有缓释材料的主体预制坯，将所述主体预制坯送入成型设备，通过热模压、挤压、注塑或拉拔等成型方法加工制备成所需结构，干燥，检验，消毒灭菌，得到所述抗菌止血可吸收外科钉；
39.第二种：所述外科钉的制备方法包括如下步骤：
40.将所述可吸收高分子聚合物纳米材料进行造粒，得到母粒，将所述母粒熔融，送入成型设备，通过热模压、挤压、注塑或拉拔等成型方法加工制备成所需结构，得到主体，再将所述水凝胶组合物涂覆在所述主体表面，形成缓释材料涂层，干燥，检验，消毒灭菌，得到所述抗菌止血可吸收外科钉。
41.本发明提供的抗菌止血可吸收外科钉的制备方法中，制备聚乙二醇改性氧化石墨烯的方法为领域内常规工艺。典型非限定性地，具体操作为：用常规hummers法或其变形方法制备氧化石墨烯。氧化石墨烯的改性方法为将所述氧化石墨烯分散于n,n-二甲基甲酰胺中，控制温度为0～5℃时加入草酰氯，升温至60℃，保温8～9h，反应结束后，用有机溶剂洗涤，控制温度40～50℃风干8～10h，得到酰氯基团功能化的氧化石墨烯；将所述酰氯基团功能化的氧化石墨烯分散于n,n-二甲基甲酰胺中，加入三乙胺和聚乙二醇，回流4～5h，过滤，用甲醇洗涤滤渣，控制温度50～60℃风干8～10h，得到所述聚乙二醇改性氧化石墨烯。其中，所述聚乙二醇改性氧化石墨烯为单层氧化石墨烯、双层氧化石墨烯、三层氧化石墨烯中的一种或几种；所述有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷中的一种或两种混合。
42.本发明的有益效果有：
43.本发明提供的抗菌止血可吸收外科钉包括主体材料和缓释材料；主体材料为可吸
收高分子聚合物纳米材料，可吸收高分子聚合物纳米材料的原料包括可吸收高分子聚合物和聚乙二醇改性氧化石墨烯，聚乙二醇改性氧化石墨烯弥散分布在所述可吸收高分子聚合物中；缓释材料为水凝胶组合物，水凝胶组合物中含有抗菌材料和止血材料；可吸收高分子聚合物、聚乙二醇改性氧化石墨烯和水凝胶组合物的质量比为(80～100):(1～15):(1～15)。该外科钉同时具有高强度、可吸收、抗菌和止血等功能。氧化石墨烯拉伸模量为1.01tpa，极限强度为116gpa，是一种具有高强度高韧性的纳米材料，能够帮助本抗菌止血可吸收外科钉保持良好的力学强度及尺寸稳定性。聚乙二醇改性氧化石墨片层上的含氧官能团能与细菌和真菌中细胞的糖或蛋白质形成氢键，阻断细菌和真菌的物质交换，从而使细菌和真菌因缺乏营养物质死亡；且仍保留有锐利的边缘，能够切割、机械包裹磷脂分子，破坏细菌和真菌的结构和功能完整性；还可通过π-π堆积作用与可降解聚合物结合，填补可降解聚合物的孔隙，增强聚合物链段间的作用力。水凝胶具备亲水性、可溶胀和不增溶的特性，通常含有70％～90％的水，在伤口中，水凝胶作为一种伤口敷料能够吸附和去除渗出液和毒素，在敷料与伤口界面保持高水分、允许气体交换、提供隔热效果、以及隔离伤口环境避免继发感染。水凝胶组合物具有比其他可吸收高分子聚合物更好的亲水性，具有更好的细胞和组织相容性。以水凝胶组合物为载体的缓释材料在水分子的作用下，会自动形成粘性很大的胶体，而可降解聚合物表面的聚乙二醇改性氧化石墨烯可以提供高的比表面积和多孔结构，该胶体在体积膨胀以及其内部多孔层约束作用下，会渗透进入内部多孔层，形成一种特殊的封孔自保护作用，提高了负载量，也能有效控制抗菌剂释放速率以及外科钉降解速率。水凝胶组合物在体内环境中降解速度较快，而外科钉的可降解高分子层降解速度较慢，可以保证伤口具有足够的时间愈合。将含有抗菌材料和止血材料的水凝胶组合物有效负载到可吸收外科钉上，使得外科钉在使用中可以起到快速止血、加快组织愈合的效果，同时在降解过程中缓慢释放出抗菌剂，可使其具有长期抗菌功能。同时可吸收外科钉在植入后，不需取出，可以避免二次手术，减轻了患者的痛苦。
44.本发明提供的抗菌止血可吸收外科钉的制备方法中，先分别制备水凝胶组合物、可吸收高分子聚合物纳米材料，再制备外科钉；水凝胶组合物的制备方法包括以下步骤：将粘土分散在去离子水中，得到粘土浆料；将抗菌剂、多酚类物质、止血材料、水凝胶主体与所述粘土浆料混合，将体系的ph值调节至8～9，得到水凝胶主体-粘土混合物料；向所述水凝胶主体-粘土混合物料中加入单体、引发剂和交联剂，交联反应，得到所述水凝胶组合物。以水凝胶为载体，采用溶液共混的方式与抗菌剂形成抗菌水凝胶组合物，不会破坏药物活性。在温和的加工条件下，通过有机高分子交联技术实现多种抗菌材料在水凝胶体中的集成，能以更长效、缓释的方式递送掺入生物活性分子或抗菌药物，从而达到可控释放、协同抗菌并促进伤口愈合的功能。多酚类物质有着良好的抗氧化性能，能够帮助捕获和中和自由基，减轻因过度炎症导致的高氧化应激，进而减轻活性氧增加造成的链反应对细胞的破坏，同时，多酚类物质表现出很好的稳定性，可以长期储存。
45.本发明提供的抗菌止血可吸收外科钉的制备方法中，可吸收高分子聚合物纳米材料的制备方法包括如下步骤：将所述可吸收高分子聚合物与所述聚乙二醇改性氧化石墨烯及表面活性剂混合，温度60～80℃，干燥2～3h，在保护气氛下加入催化剂，升温至90～110℃，打入28～32mpa二氧化碳气体，搅拌状态下保温25～35h，搅拌状态下降至室温，得到所述可吸收高分子聚合物纳米材料。通过化学反应使得可降解聚合物与聚乙二醇改性的氧化
石墨烯交联形成化学键，能够提升抗菌止血可吸收外科钉强度。制得的可吸收高分子聚合物纳米材料为无规共聚物，具有良好的熔融流变性能和良好加工性能，便于加工成可吸收外科钉。
附图说明
46.图1本发明实施例及对比例中所制造的外科钉形状示意图。
具体实施方式
47.提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
48.实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
49.实施例1
50.本实施例提供一种水凝胶组合物的制备方法，其具体步骤和参数如下：
51.(1)将62.5mg硅酸镁锂分散在5ml去离子水中，得到硅酸镁锂浆料；
52.(2)在搅拌状态下，将120mg木质素、80mg壳聚糖、45mg海藻酸钠、2mg硝酸银、1mg凝血酶依次加入所述硅酸镁锂浆料中，用氢氧化钠溶液调节体系的ph至8.5，得到水凝胶主体-粘土浆料，为黑色混合浆料；
53.(3)向得到的水凝胶主体-粘土浆料中，继续加入1.25g丙烯酰胺、25mg过硫酸铵和26μl四甲基乙二胺、1.9mg n,n-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，在25℃下保温30min，得到黑色的水凝胶组合物。
54.实施例2
55.本实施例提供一种水凝胶组合物的制备方法，其具体步骤和参数如下：
56.(1)将125mg硅酸镁铝分散在5ml去离子水中，得到硅酸镁铝浆料；
57.(2)在搅拌状态下，将110mg明胶、100mg单宁酸、25mg壳聚糖、100mg纤维素、3mg硫代硫酸银、2mg云南白药依次加入所述硅酸镁铝浆料中，用氢氧化钠溶液调节体系的ph至8.5，得到水凝胶主体-粘土浆料，为黑色混合浆料；
58.(3)向得到的水凝胶主体-粘土浆料中，继续加入1.25g甲基丙烯酰胺、12.5mg过硫酸铵和16.1μl四甲基乙二胺、1.25mg n,n-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，在30℃下保温40min，得到黑色的水凝胶组合物。
59.实施例3
60.本实施例提供一种水凝胶组合物的制备方法，其具体步骤和参数如下：
61.(1)将125mg高岭土分散在5ml去离子水中，得到高岭土浆料；
62.(2)在搅拌状态下，将100mg透明质酸、60mg白藜芦醇、125mg壳聚糖、10mg果胶、4mg硝酸铜、4mg三七依次加入所述高岭土浆料中，用氢氧化钠溶液调节体系的ph至8.5，得到水凝胶主体-粘土浆料，为黑色混合浆料；
63.(3)向得到的水凝胶主体-粘土浆料中，继续加入1.25g甲基丙烯酸羟乙酯、37.5mg过硫酸铵和48μl四甲基乙二胺、3.75mg n,n-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，在20℃下保温20min，得到黑色的水凝胶组合物。
64.实施例4
65.本实施例提供一种水凝胶组合物的制备方法，其具体步骤和参数如下：
66.(1)将50mg蒙脱土分散在5ml去离子水中，得到蒙脱土浆料；
67.(2)在搅拌状态下，将10mg单宁酸、25mg壳聚糖、25mg胶原、25mg白藜芦醇、4mg硫酸铜、1mg小蓟依次加入所述蒙脱土浆料中，用氢氧化钠溶液调节体系的ph至8.5，得到水凝胶主体-粘土浆料，为淡黄色混合浆料；
68.(3)向得到的水凝胶主体-粘土浆料中，继续加入0.5g甲基丙烯酸羟乙酯、5mg过硫酸铵和6.4μl四甲基乙二胺、0.5mg n,n-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，在40℃下保温50min，得到淡黄色的水凝胶组合物。
69.实施例5
70.本实施例提供一种水凝胶组合物的制备方法，其具体步骤和参数如下：
71.(1)将50mg水滑石分散在5ml去离子水中，得到水滑石浆料；
72.(2)在搅拌状态下，将50mg花青素、50mg壳聚糖、50mg纤维蛋白、2.5mg氧化铜、2.5mg白及依次加入所述水滑石浆料中，用氢氧化钠溶液调节体系的ph至8.5，得到水凝胶主体-粘土浆料，为淡黄色混合浆料；
73.(3)向得到的水凝胶主体-粘土浆料中，继续加入0.5g丙烯酰胺、10mg过硫酸铵和12.8μl四甲基乙二胺、1mg n,n-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，在40℃下保温60min，得到淡黄色的水凝胶组合物。
74.实施例6
75.本实施例提供一种水凝胶组合物的制备方法，其具体步骤和参数如下：
76.(1)将50mg蒙脱土分散在5ml去离子水中，得到蒙脱土浆料；
77.(2)在搅拌状态下，将20mg姜黄素、30mg壳聚糖、10mg丝素蛋白、4.8mg氧化锌、4.8mg蒲黄依次加入所述蒙脱土浆料中，用氢氧化钠溶液调节体系的ph至8.5，得到水凝胶主体-粘土浆料，为淡黄色混合浆料；
78.(3)向得到的水凝胶主体-粘土浆料中，继续加入0.5g甲基丙烯酰胺、15mg过硫酸铵和19.2μl四甲基乙二胺、1.5mg n,n-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，在10℃下保温20min，得到淡黄色的水凝胶组合物。
79.实施例7
80.本实施例提供一种水凝胶组合物的制备方法，其具体步骤和参数如下：
81.(1)将50mg水滑石分散在5ml去离子水中，得到水滑石浆料；
82.(2)在搅拌状态下，将10mg单宁酸、4mg壳聚糖、1mg聚丙烯酸、1mg氧化锌、1mg蒲黄依次加入所述水滑石浆料中，用氢氧化钠溶液调节体系的ph至8.5，得到水凝胶主体-粘土浆料，为淡黄色混合浆料；
83.(3)向得到的水凝胶主体-粘土浆料中，继续加入0.5g甲基丙烯酸羟乙酯、5mg过硫酸铵和6.4μl四甲基乙二胺、0.5mg n,n-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，在20℃下保温10min，得到的淡黄色水凝胶组合物。
84.实施例8
85.本实施例提供一种水凝胶组合物的制备方法，其具体步骤和参数如下：
86.(1)将150mg高岭土分散在5ml去离子水中，得到高岭土浆料；
87.(2)在搅拌状态下，将175mg单宁酸、150mg壳聚糖、100mg聚丙烯酰胺、2.4mg二氧化钛、2.4mg凝血酶依次加入所述高岭土浆料中，用氢氧化钠溶液调节体系的ph至8.5，得到水凝胶主体-粘土浆料，为淡黄色混合浆料；
88.(3)向得到的水凝胶主体-粘土浆料中，继续加入1.75g甲基丙烯酰胺、52.5mg过硫酸铵和67.7μl四甲基乙二胺、5.25mg n,n-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，在30℃下保温60min，得到淡黄色的水凝胶组合物。
89.实施例9
90.本实施例提供一种水凝胶组合物的制备方法，其具体步骤和参数如下：
91.(1)将150mg硅酸镁铝分散在5ml去离子水中，得到硅酸镁铝浆料；
92.(2)在搅拌状态下，将50mg单宁酸、75mg壳聚糖、125mg聚乙二醇、2.4mg香草醛、2.4mg三七依次加入所述硅酸镁铝浆料中，用氢氧化钠溶液调节体系的ph至8，得到水凝胶主体-粘土浆料，为淡黄色混合浆料；
93.(3)向得到的水凝胶主体-粘土浆料中，继续加入1.75g甲基丙烯酰胺、35mg过硫酸铵和45.1μl四甲基乙二胺、3.5mg n,n-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，在40℃下保温30min，得到淡黄色的水凝胶组合物。
94.实施例10
95.本实施例提供一种水凝胶组合物的制备方法，其具体步骤和参数如下：
96.(1)将150mg硅酸镁锂分散在5ml去离子水中，得到硅酸镁锂浆料；
97.(2)在搅拌状态下，将75mg木质素、150mg单宁酸、75mg壳聚糖、150mg木糖醇、2.4mg四乙基溴化铵、2.4mg小蓟依次加入所述硅酸镁锂浆料中，用氢氧化钠溶液调节体系的ph至9，得到水凝胶主体-粘土浆料，为淡黄色混合浆料；
98.(3)向得到的水凝胶主体-粘土浆料中，继续加入1.75g丙烯酰胺、17.5mg过硫酸铵和22.6μl四甲基乙二胺、1.75mg n,n-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，在10℃下保温50min，得到淡黄色的水凝胶组合物。
99.实施例11
100.本实施例提供一种水凝胶组合物的制备方法，其具体步骤和参数如下：
101.(1)将150mg硅酸镁锂分散在5ml去离子水中，得到硅酸镁锂浆料；
102.(2)在搅拌状态下，将75mg木质素、150mg单宁酸、75mg壳聚糖、150mgκ-角叉菜胶、2.4mg(3-溴丙基)三乙基溴化铵、2.4mg小蓟依次加入所述硅酸镁锂浆料中，用氢氧化钠溶液调节体系的ph至9，得到水凝胶主体-粘土浆料，为淡黄色混合浆料；
103.(3)向得到的水凝胶主体-粘土浆料中，继续加入1.75g丙烯酰胺、17.5mg过硫酸铵和22.6μl四甲基乙二胺、1.75mg n,n-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，在10℃下保温50min，得到的淡黄色水凝胶组合物。
104.实施例12
105.本实施例提供一种水凝胶组合物的制备方法，其具体步骤和参数如下：
106.(1)将150mg硅酸镁锂分散在5ml去离子水中，得到硅酸镁锂浆料；
107.(2)在搅拌状态下，将75mg木质素、150mg单宁酸、75mg壳聚糖、150mg聚乙烯醇、2.4mg聚六亚甲基双胍盐酸盐、2.4mg凝血酶依次加入所述硅酸镁锂浆料中，用氢氧化钠溶液调节体系的ph至9，得到水凝胶主体-粘土浆料，为淡黄色混合浆料；
108.(3)向得到的水凝胶主体-粘土浆料中，继续加入1.75g丙烯酰胺、17.5mg过硫酸铵和22.6μl四甲基乙二胺、1.75mg n,n-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，在10℃下保温50min，得到淡黄色的水凝胶组合物。
109.实施例13
110.本实施例提供一种水凝胶组合物的制备方法，其具体步骤和参数如下：
111.(1)将150mg硅酸镁铝分散在5ml去离子水中，得到硅酸镁铝浆料；
112.(2)在搅拌状态下，将50mg单宁酸、75mg壳聚糖、125mg聚乙烯基吡咯烷酮、3mg双氯苯双胍己烷、3mg三七依次加入所述硅酸镁铝浆料中，用氢氧化钠溶液调节体系的ph至8，得到水凝胶主体-粘土浆料，为淡黄色混合浆料；
113.(3)向得到的水凝胶主体-粘土浆料中，继续加入1.75g甲基丙烯酰胺、35mg过硫酸铵和45.1μl四甲基乙二胺、3.5mg n,n-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，在40℃下保温30min，得到的水凝胶组合物。
114.实施例14
115.本实施例提供一种水凝胶组合物的制备方法，其具体步骤和参数如下：
116.(1)将150mg硅酸镁铝分散在5ml去离子水中，得到硅酸镁铝浆料；
117.(2)在搅拌状态下，将50mg单宁酸、75mg壳聚糖、125mg 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠盐、5mg 5-氯-2-(2',4'-二氯苯氧基)苯酚、4mg三七依次加入所述硅酸镁铝浆料中，用氢氧化钠溶液调节体系的ph至8，得到水凝胶主体-粘土浆料，为淡黄色混合浆料；
118.(3)向得到的水凝胶主体-粘土浆料中，继续加入1.75g甲基丙烯酰胺、35mg过硫酸铵和45.1μl四甲基乙二胺、3.5mg n,n-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，在40℃下保温30min，得到的水凝胶组合物。
119.实施例15
120.本实施例提供一种水凝胶组合物的制备方法，其具体步骤和参数如下：
121.(1)将150mg硅酸镁铝分散在5ml去离子水中，得到硅酸镁铝浆料；
122.(2)在搅拌状态下，将50mg单宁酸、75mg壳聚糖、125mg聚n-异丙基丙烯酰胺、5mg 2(3)-叔丁基-4-甲氧基苯、5mg 2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、10mg三七依次加入所述硅酸镁铝浆料中，用氢氧化钠溶液调节体系的ph至8，得到水凝胶主体-粘土浆料，为淡黄色混合浆料；
123.(3)向得到的水凝胶主体-粘土浆料中，继续加入1.75g甲基丙烯酰胺、35mg过硫酸铵和45.1μl四甲基乙二胺、3.5mg n,n-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，在40℃下保温30min，得到的水凝胶组合物。
124.实施例16
125.本实施例提供一种水凝胶组合物的制备方法，其具体步骤和参数如下：
126.(1)将50mg蒙脱土分散在5ml去离子水中，得到蒙脱土浆料；
127.(2)在搅拌状态下，将10mg姜黄素、30mg壳聚糖、10mg丝素蛋白、2mg甲壳素、2mg芥末、4.8mg三七依次加入所述蒙脱土浆料中，用氢氧化钠溶液调节体系的ph至8.5，得到水凝
胶主体-粘土浆料，为淡黄色混合浆料；
128.(3)向得到的水凝胶主体-粘土浆料中，继续加入0.5g甲基丙烯酰胺、15mg过硫酸铵和19.2μl四甲基乙二胺、1.5mg n,n-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀，在10℃下保温20min，得到的水凝胶组合物。
129.外科钉实施例
130.为了便于数据对比，使不同实施例和对比例之间的数据具有可比性，本发明具体实施方式中采用的聚乙二醇改性氧化石墨烯均为聚乙二醇8000改性的氧化石墨烯，其具体制备步骤如下：
131.用常规hummers法制备氧化石墨烯。将制备好的氧化石墨烯分散于n,n-二甲基甲酰胺中，控制温度为0～5℃时加入草酰氯，升温至60℃，保温9h，反应结束后，用二氯甲烷洗涤，控制温度40～50℃风干10h，得到酰氯基团功能化的氧化石墨烯；将所述酰氯基团功能化的氧化石墨烯分散于n,n-二甲基甲酰胺中，加入三乙胺和聚乙二醇8000，回流5h，过滤，用甲醇洗涤滤渣，控制温度50～60℃风干10h，得到聚乙二醇8000改性的氧化石墨烯。
132.实施例17至24提供了一种抗菌止血可吸收外科钉的制备方法，其具体步骤如下：
133.(1)将可吸收高分子聚合物、聚乙二醇8000改性的氧化石墨烯、表面活性剂加入到预先干燥的反应釜中，温度80℃，用油泵真空干燥3h；
134.(2)在氩气保护下加入催化剂，升温至110℃，打入32mpa二氧化碳气体；
135.(3)保温并搅拌35h，而后搅拌下降温至室温，排出二氧化碳气体，打开反应釜得到可吸收高分子聚合物纳米材料；
136.(4)将上述得到的可吸收高分子聚合物纳米材料升温至60℃，以400r/min的速度搅拌10h，升温至85℃，用双螺杆挤出机挤出，水冷，风干，切粒，得到母粒；
137.(5)在130℃下熔融母粒，加入实施例1至8制备的水凝胶组合物中的一种，搅拌均匀，放入热模压机模具型腔内，设置温度为205℃，设置压强为120mpa，设置冷却温度40℃，制得抗菌止血可吸收外科钉，所制得的外科钉的形状如图1所示；
138.(6)使用500mg/l的环氧乙烷对制得的抗菌止血可吸收外科钉灭菌5h。
139.实施例17至24中所使用的可吸收高分子聚合物、聚乙二醇8000改性的氧化石墨烯、水凝胶组合物的种类及用量见表1。
140.表1实施例17至24中所使用的原料种类及用量
141.[0142][0143]
[0144]
实施例25至32提供了一种抗菌止血可吸收外科钉的制备方法，其具体步骤如下：
[0145]
(1)将可吸收高分子聚合物、聚乙二醇8000改性的氧化石墨烯、表面活性剂加入到预先干燥的反应釜中，温度80℃，用油泵真空干燥3h；
[0146]
(2)在氩气保护下加入催化剂，升温至110℃，打入32mpa二氧化碳气体；
[0147]
(3)保温并搅拌35h，而后搅拌下降温至室温，排出二氧化碳气体，打开反应釜得到可吸收高分子聚合物纳米材料；
[0148]
(4)将上述得到的可吸收高分子聚合物纳米材料升温至60℃，以400r/min的速度搅拌10h，升温至85℃，用双螺杆挤出机挤出，水冷，风干，切粒，得到母粒；
[0149]
(5)在130℃下熔融母粒，放入热模压机模具型腔内，设置温度为210℃，设置压强为100mpa，设置冷却温度为40℃，制得外科钉的主体；
[0150]
(6)将实施例9至16制备的水凝胶组合物中的一种涂覆在得到的外科钉主体表面，涂覆厚度为20μm，形成缓释涂层，得到抗菌止血可吸收外科钉，形状如图1所示；
[0151]
(7)使用500mg/l的环氧乙烷对制得的抗菌止血可吸收外科钉灭菌5h。
[0152]
实施例25至32中所使用的可吸收高分子聚合物、聚乙二醇8000改性的氧化石墨烯、水凝胶组合物的种类及用量见表2。
[0153]
表2实施例25至32中所使用的原料种类及用量
[0154]
[0155][0156]
对比例1至3提供了一种可吸收外科钉的制备方法，其具体步骤与实施例17至24中的步骤完全相同，对比例1至3中所使用的可吸收高分子聚合物、聚乙二醇8000改性的氧化石墨烯、水凝胶组合物的种类及用量见表3。其中，对比例1相比实施例17，将其中15g聚乙二醇8000改性的氧化石墨烯替换成了15g聚乳酸；对比例2相比实施例21，将其中1g聚乙二醇8000改性的氧化石墨烯和4g实施例2制得的水凝胶组合物替换成了5g聚酰胺；对比例3相比实施例19，将其中5g实施例3制得的水凝胶组合物替换成了5g聚己内酯。
[0157]
表3对比例1至3中所使用的原料种类及用量
[0158][0159]
对比例4至6提供了一种可吸收外科钉的制备方法，其具体步骤与实施例25至32中的步骤完全相同，对比例4至6中所使用的可吸收高分子聚合物、聚乙二醇8000改性的氧化石墨烯、水凝胶组合物的种类及用量见表4。其中，对比例4相比实施例28，将其中15g实施例12制得的水凝胶组合物替换成了15g聚乙二醇；对比例5相比实施例27，将其中5g聚乙二醇8000改性的氧化石墨烯替换成了5g聚己内酯；对比例6相比实施例30，将其中5g聚乙二醇8000改性的氧化石墨烯和10g实施例14制得的水凝胶组合物替换成了15g聚乳酸聚乙醇酸共聚物。
[0160]
表4对比例4至6中所使用的原料种类及用量
[0161][0162]
测试例1
[0163]
本测试例提供对实施例17至32制得的抗菌止血可吸收外科钉及对比例1至6所制得可吸收外科钉进行特性黏度及初始抗拉强度的测试。
[0164]
在30℃下，使用0.1％的六氟异丙醇为溶剂，将所制备的可吸收外科钉放入溶剂中，按照《中华人民共和国药典》2020版四部0633黏度测定法第二法对可吸收外科钉进行特性黏度的测试，对可吸收外科钉进行抗拉强度的测试。得到的结果如表5所示。
[0165]
表5实施例17至32及对比例1至6制得的可吸收外科钉的特性黏度及初始抗拉强度
[0166]
[0167][0168]
从本测试例中可以看出，使用本发明制造的实施例17至32中的抗菌止血可吸收外科钉的特性黏度范围为0.87～1.4dl/g，初始抗拉强度不低于7.19n。与不加聚乙二醇改性氧化石墨烯的对比例1、2、5、6相比，特性粘度和初始抗拉强度都有明显提高
[0169]
测试例2
[0170]
本测试例提供对实施例17至32制得的抗菌止血可吸收外科钉及对比例1至6所制得可吸收外科钉进行体外模拟降解性能的测试。
[0171]
以37℃，ph为7.3～7.5的磷酸盐为缓冲溶液，使用比例为1g可吸收外科钉使用20ml缓冲溶液。对在缓冲溶液中保留1天、7天、14天、21天、28天的可吸收外科钉进行抗拉强度的测试。得到的结果如表6所示。
[0172]
表6实施例17至32及对比例1至6制得的可吸收外科钉在模拟降解中1天、7天、14天、21天、28天的抗拉强度
[0173]
[0174][0175]
从本测试例中可以看出，本实验的测试状态下，使用本发明制造的实施例17至32中的抗菌止血可吸收外科钉在缓冲溶液中保留1天的抗拉强度不低于初始抗拉强的69％，在缓冲溶液中保留7天的抗拉强度不低于初始抗拉强的50％，在缓冲溶液中保留14天的抗拉强度不低于初始抗拉强的30％，在缓冲溶液中保留21天已经开始崩解，在缓冲溶液中保
留28天完全降解。实施例17至32中的抗菌止血可吸收外科钉与对比例1至6中的可吸收外科钉相比，体外降解的抗拉强度有明显的提高，且21天已经开始崩解，28天完全降解的周期符合人体伤口愈合的周期，更有利于伤口的愈合。
[0176]
测试例3
[0177]
本测试例提供对实施例17至32制得的抗菌止血可吸收外科钉及对比例1至6所制得可吸收外科钉按照标准gb/t 16886.5-2017进行细胞毒性的测试。
[0178]
将可吸收外科钉在37℃时，浸泡在依格尔最低限量基本培养液(mem，不含酚红，谷氨酰胺和碳酸氢钠)中24h，得到可吸收外科钉浸提液；将浓度为100％的可吸收外科钉浸提液与细胞共同培养24h。使用mtt法，用spectra max 190酶标仪对溶液的光密度(od)进行定量测试，计算细胞活性(cell viability)，计算公式为存活率(％)＝[od]测试样平均值/[od]空白样平均值
×
100％。得到的结果如表7所示。
[0179]
表7实施例17至32及对比例1至6制得的可吸收外科钉的细胞毒性测试结果
[0180][0181][0182]
从本测试例中可以看出，在使用本发明制造的实施例17至32中的抗菌止血可吸收外科钉的浸提液浓度100％时，细胞的存活率也保持在85％以上，本抗菌止血可吸收外科钉有着优异的生物相容性。
[0183]
测试例4
[0184]
本测试例提供对实施例17至32制得的抗菌止血可吸收外科钉及对比例1至6所制得可吸收外科钉进行抗菌性能的测试。
[0185]
分别量取10ml菌液浓度为16000cfu/ml的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌试验菌液，接种在无菌小瓶中，在35℃，300rpm摇床中培养24h，然后洗下细菌并稀释15倍，注入固体牛肉膏蛋白胨培养基中，取1.5g外科钉作为试样贴于培养基表面并用镊子轻轻按压使其充分接触，在35℃恒温培养，测定其5d、10d和15d的抑菌率。抑菌率按照《ws/t 650-2019抗菌和抑菌效果评价方法》进行测定，所得结果如表8所示。
[0186]
表8实施例17至32及对比例1至6制得的可吸收外科钉的抑菌率测试结果
[0187]
[0188][0189]
从本测试例中可以看出，使用本发明制造的实施例17至32中的抗菌止血可吸收外科钉在本实验的测试环境下，5天时对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率皆保持着100％，10天时抑菌率保持着99％，15天时也高达95％以上，有着优异的抑菌性和良好的持续时长。而仅添加水凝胶组合物的对比例1、对比例5中，5天时可吸收外科钉的抑菌率达不到80％，甚至对比例5在第15天对金黄色葡萄球菌的抑菌率低至了56％。没有添加水凝胶组合物的对比例2、3、4、6中，5天时可吸收外科钉的抑菌率低至35％以下，抗菌作用低下。
[0190]
测试例5
[0191]
本测试例提供对实施例17至32制得的抗菌止血可吸收外科钉及对比例1至6所制得可吸收外科钉进行止血性能的测试。
[0192]
采用大鼠鼻腔出血模型，正常标准大鼠体重为160～180g。将麻醉后的大鼠鼻腔切口，暴露出软骨，用针头诱导黏膜出血，立即将可吸收外科钉固定在出血部位，记录出血时间。所得结果如表9所示。
[0193]
表9实施例17至32及对比例1至6制得的可吸收外科钉的止血性能测试结果
[0194]
[0195][0196]
从测试例5中可以看出，使用本发明制造的实施例17至32中的抗菌止血可吸收外科钉在本实验中的止血时间为24～53s，与不添加水凝胶组合物的对比例2、3、4、6相比，出血时间降低了89.7％～95.8％，具有良好的活体止血能力。
[0197]
从对实施例17至32和对比例1至6的测试可以看出，使用本发明制造的抗菌止血可吸收外科钉有着良好的力学性能，合理的崩解时间，优异的生物相容性，显著的抗菌性和止血效果，有着巨大的应用前景。
[0198]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种抗菌止血可吸收外科钉，其特征在于，包括主体材料和缓释材料；所述主体材料为可吸收高分子聚合物纳米材料，所述可吸收高分子聚合物纳米材料的原料包括可吸收高分子聚合物和聚乙二醇改性氧化石墨烯，所述聚乙二醇改性氧化石墨烯弥散分布在所述可吸收高分子聚合物中；所述缓释材料为水凝胶组合物，所述水凝胶组合物中含有抗菌材料和止血材料；所述可吸收高分子聚合物、所述聚乙二醇改性氧化石墨烯和所述水凝胶组合物的质量比为(80～100):(1～15):(1～15)。2.根据权利要求1所述的抗菌止血可吸收外科钉，其特征在于，所述可吸收高分子聚合物包括聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯、聚乙二醇、聚酰胺中的一种，或几种的共聚物或共混物。3.根据权利要求1所述的抗菌止血可吸收外科钉，其特征在于，所述聚乙二醇改性氧化石墨烯的种类包括聚乙二醇8000改性氧化石墨烯、聚乙二醇9000改性氧化石墨烯、聚乙二醇10000改性氧化石墨烯中的一种或几种；和/或，所述聚乙二醇改性氧化石墨烯包括单层氧化石墨烯、双层氧化石墨烯、三层氧化石墨烯中的一种或几种。4.一种权利要求1至3任一项所述的抗菌止血可吸收外科钉的制备方法，其特征在于，先分别制备所述水凝胶组合物、所述可吸收高分子聚合物纳米材料，再制备外科钉；所述水凝胶组合物的制备方法包括以下步骤：将粘土分散在去离子水中，得到粘土浆料；将抗菌剂、多酚类物质、止血材料、水凝胶主体与所述粘土浆料混合，将体系的ph值调节至8～9，得到水凝胶主体-粘土混合物料；向所述水凝胶主体-粘土混合物料中加入单体、引发剂和交联剂，交联反应，得到所述水凝胶组合物。5.根据权利要求4所述的抗菌止血可吸收外科钉的制备方法，其特征在于，所述粘土包括硅酸镁锂、硅酸镁铝、高岭土、蒙脱土、水滑石中的至少一种；和/或，所述抗菌剂包括无机抗菌剂、有机抗菌剂、天然抗菌剂中的至少一种；和/或，所述多酚类物质包括木质素、单宁酸、白藜芦醇、花青素、姜黄素中的一种或几种；和/或，所述止血材料包括凝血酶、云南白药、三七、小蓟、白及、蒲黄中的任意一种或几种；和/或，所述水凝胶主体由水凝胶第一主体和水凝胶第二主体组成，所述水凝胶第一主体包括明胶、胶原、纤维蛋白、丝素蛋白、透明质酸、海藻酸钠、果胶、纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、木糖醇、κ-角叉菜胶、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠盐或聚n-异丙基丙烯酰胺中的一种或几种，所述水凝胶第二主体为壳聚糖；和/或，所述单体包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或几种；和/或，所述引发剂为过硫酸铵与四甲基乙二胺的混合物；和/或，所述交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺；和/或，调节体系ph时使用的试剂包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的任一种。6.根据权利要求5所述的抗菌止血可吸收外科钉的制备方法，其特征在于，所述水凝胶
主体的质量为所述粘土质量的10％～200％；和/或，所述多酚类物质的质量为所述粘土质量的20％～200％；和/或，所述抗菌剂的质量为所述粘土质量的1.6％～9.6％；和/或，所述止血材料的质量为所述粘土质量的1.6％～9.6％；和/或，所述粘土的质量为所述单体质量的1％～10％；和/或，所述引发剂的质量为所述单体质量的1％～3％；和/或，所述交联剂的质量为所述单体质量的0.1％～0.3％；和/或，所述水凝胶第一主体和所述水凝胶第二主体的质量比为5：(2.5～20)；和/或，所述粘土浆料的质量浓度为1％～3％。7.根据权利要求4所述的抗菌止血可吸收外科钉的制备方法，其特征在于，所述可吸收高分子聚合物纳米材料的制备方法包括如下步骤：将所述可吸收高分子聚合物与所述聚乙二醇改性氧化石墨烯及表面活性剂混合，在保护气氛下加入催化剂，升温至90～110℃，打入28～32mpa二氧化碳气体，搅拌状态下保温25～35h，得到所述可吸收高分子聚合物纳米材料。8.根据权利要求7所述的抗菌止血可吸收外科钉的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂包括辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种；和/或，所述催化剂包括辛酸亚锡、三乙基铝、三乙基锌中的至少一种。9.根据权利要求7所述的抗菌止血可吸收外科钉的制备方法，其特征在于，所述可吸收高分子聚合物、所述聚乙二醇改性氧化石墨烯、所述表面活性剂、所述催化剂的质量比为(80～100)：(1～15)：(2～3)：(3～5)。10.根据权利要求4至9任一项所述的抗菌止血可吸收外科钉的制备方法，其特征在于，所述外科钉采用如下任一种方法制备得到：第一种：所述外科钉的制备方法包括如下步骤：将所述可吸收高分子聚合物纳米材料进行造粒，得到母粒，将所述母粒熔融，加入所述水凝胶组合物，得到复合有缓释材料的主体预制坯，将所述主体预制坯送入成型设备成型，灭菌，得到所述抗菌止血可吸收外科钉；第二种：所述外科钉的制备方法包括如下步骤：将所述可吸收高分子聚合物纳米材料进行造粒，得到母粒，将所述母粒熔融，送入成型设备，得到主体，再将所述水凝胶组合物涂覆在所述主体表面，形成缓释材料涂层，灭菌，得到所述抗菌止血可吸收外科钉。

技术总结
本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种抗菌止血可吸收外科钉及其制备方法，这种外科钉包括主体材料和缓释材料，主体材料的原料包括可吸收高分子聚合物与聚乙二醇改性氧化石墨烯，缓释材料为含有抗菌材料、止血材料的水凝胶组合物，可吸收高分子聚合物、聚乙二醇改性氧化石墨烯和水凝胶组合物的质量比为(80～100):(1～15):(1～15)。制备时，先分别制备主体材料与含有抗菌剂、多酚类物质、止血材料的水凝胶组合物，再制备外科钉。本发明通过聚乙二醇改性氧化石墨烯的加入提升了外科钉的力学性能，使用水凝胶负载抗菌剂、多酚类物质、止血材料不会破坏药物活性，使得本发明中的外科钉拥有良好的抗菌止血效果。钉拥有良好的抗菌止血效果。钉拥有良好的抗菌止血效果。


技术研发人员：贺伟 张晓芳 葛礼响
受保护的技术使用者：合肥启灏医疗科技有限公司
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/8/16