一种双组分消化道黏膜保护组合物及其应用的制作方法

本发明属于生物医用材料，具体涉及一种双组分消化道黏膜保护组合物及其应用，尤其适用于内镜下消化道创面的止血与原位保护。

背景技术：

1、消化道黏膜是机体抵御外界病原体及有害物质的重要生理屏障，其中胃黏膜直接暴露于胃酸（ph 1.5-3.5）、胃蛋白酶及胃蠕动产生的剪切力等多重不利因素下。消化性溃疡、内镜黏膜下剥离术（esd）及内镜黏膜切除术（emr）后创面、胃穿孔、吻合口瘘等疾病或医源性操作均可导致胃黏膜大面积缺损。创面在酸性消化液持续侵蚀及机械刺激下，易引发迟发性出血（发生率5%-15%）、穿孔扩大、瘢痕狭窄等严重并发症。目前临床主要采用质子泵抑制剂抑制胃酸分泌间接保护创面，但其无法提供即时物理屏障；内镜下金属夹闭合虽可机械钳夹创面，但对于不规则、水肿或纤维化组织夹持力不足，易脱落且需二次取出；以海藻酸盐、壳聚糖、氧化再生纤维素为代表的可吸收止血材料虽具有良好的生物相容性和可降解性，但多为预成型固体，对不规则创面贴合性差，缺乏湿态组织黏附能力，在胃液冲刷下易移位脱落。

2、原位成型水凝胶是近年来组织工程领域的研究热点，其通过将液态溶液递送至创面后，在生理条件下交联形成凝胶，可实现不规则创面的完美贴合。海藻酸钠-钙离子交联体系是该领域研究最为深入的体系之一：海藻酸钠溶液与钙离子混合后，ca²+与海藻酸钠分子中的古洛糖醛酸（g单元）发生专一性螯合，形成经典的“蛋盒”结构，可在数秒至数分钟内凝胶化。然而，该体系在实际应用于胃黏膜创面时暴露出以下突出问题：黏附力不足，单纯海藻酸钙凝胶与湿润胃黏膜组织之间的界面结合力较弱（通常<3 kpa），在胃蠕动及胃液冲刷下极易从创面剥离脱落，无法提供持续的保护作用。胃酸稳定性差，海藻酸钙凝胶在酸性环境（ph<4.0）中不稳定，ca²+易被h+置换导致凝胶网络解体，材料迅速溶胀崩解，失去屏障功能。缺乏止血活性，单纯海藻酸钙凝胶依赖物理封堵止血，缺乏主动激活凝血系统的能力，对于活动性出血的止血效果不理想。

3、因此，开发一种兼具强湿态黏附性、胃酸稳定性、快速止血功能，且可通过内镜精准递送、原位成型、完全降解吸收的胃黏膜创面保护材料，具有重要的临床意义。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种双组分消化道黏膜保护组合物，通过两组分的原位交联反应，在消化道创面形成具有强湿态黏附性、环境稳定性、优异止血功能的水凝胶保护层，解决现有材料在消化道复杂环境中黏附力不足、稳定性差、止血效果有限的问题。本发明所述的双组分消化道黏膜保护组合物是一种可通过内镜精准递送、原位成型、完全降解吸收的胃黏膜创面保护材料，具有重要的临床意义。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种双组分消化道黏膜保护组合物，所述组合物包括第一组分和第二组分，其中：

4、所述第一组分包括：海藻酸盐0.2%～8%（w/v）、壳聚糖类聚合物0.2%～5%（w/v）、阳离子聚合物0.05%～2%（w/v）、增韧剂0.05%～2%（w/v）；

5、所述第二组分包括：多价金属离子盐交联剂0.3%～10%（w/v），

6、所述第一组分与所述第二组分混合的体积比为1:0.5～1:2。

7、优选地，所述第一组分中海藻酸盐的含量为1%～5%（w/v），壳聚糖类聚合物的含量为0.5%～3%（w/v），阳离子聚合物的含量为0.1%～1%（w/v），增韧剂的含量为0.1%～1%（w/v）。

8、优选地，所述第二组分中多价金属离子盐交联剂的含量为0.6%～8%（w/v）。

9、作为本发明的一种优选方案，所述海藻酸盐是由β-d-甘露糖醛酸（m单元）和α-l-古洛糖醛酸（g单元）组成的线性阴离子多糖，其g单元可与多价金属离子（尤其是ca²+）形成“蛋盒”结构的离子交联网络，是构建凝胶骨架的核心组分。优选地，选自海藻酸钠、海藻酸钾、海藻酸铵、海藻酸丙二醇酯、氧化海藻酸钠中的一种或多种；优选为海藻酸钠或海藻酸钾。

10、优选地，所述海藻酸盐中g单元含量≥60%，分子量为50,000～500,000da。

11、优选地，当所述海藻酸盐为氧化海藻酸钠时，其氧化度为30%～50%。

12、作为本发明的一种优选方案，所述的壳聚糖类聚合物，是天然阳离子多糖，具有止血、促进创面愈合等多重生物活性。其分子链上的氨基在酸性条件下质子化形成-nh3+，可与带负电的藻酸盐发生静电复合，增强凝胶的网络密度和力学性能。所述壳聚糖类聚合物选自羧甲基壳聚糖、羟丙基壳聚糖、壳聚糖盐酸盐、壳聚糖乳酸盐、壳聚糖谷氨酸盐、n-琥珀酰壳聚糖、羧乙基壳聚糖中的一种或多种；优选为羧甲基壳聚糖和/或羟丙基壳聚糖。

13、优选地，所述壳聚糖类聚合物的取代度为0.5～1.0，分子量不低于10,000da；更优选地，取代度为0.6～1.0，分子量为10,000～500,000da。

14、作为本发明的一种优选方案，所述的阳离子聚合物通过其丰富的带正电基团（氨基、季铵基、亚氨基等）与组织表面蛋白发生静电吸附和氢键作用，显著增强材料对湿态组织的黏附强度。同时，阳离子聚合物可与带负电的藻酸盐形成聚电解质复合物，进一步交联增强凝胶网络。所述阳离子聚合物选自聚乙烯亚胺（pei）、聚乙烯胺、聚烯丙胺、聚氨基酸类、聚酰胺-胺树枝状聚合物（pamam）、聚2-二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯中的一种或多种；优选为聚乙烯亚胺和/或聚赖氨酸。

15、优选地，所述聚乙烯亚胺的分子量为1,000～70,000da；所述聚乙烯胺的分子量为5,000～100,000da；所述聚烯丙胺的分子量为1,000～50,000da；所述聚氨基酸类的分子量为3,000～50,000da；所述聚酰胺-胺树枝状聚合物的分子量为1,000～50,000da；所述聚2-二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯的分子量为5,000～100,000da。

16、作为本发明的一种优选方案，所述增韧剂选自甘油、甘露醇、山梨醇、聚乙二醇400中的一种或多种。

17、作为本发明的一种优选方案，所述的多价金属离子交联剂作为离子交联引发剂，与藻酸盐的g单元配位形成三维网络。所述多价金属离子盐中的金属离子选自ca²+、mg²+、ba²+、zn²+、fe³+、al³+中的一种或多种；阴离子选自cl-、乳酸根离子、葡萄糖酸根离子、柠檬酸根离子中的一种或多种；优选为氯化钙和/或乳酸钙。

18、本发明提供的双组分消化道黏膜保护组合物的凝胶形成机理如下：

19、第一组分与第二组分混合后，发生以下多重协同交联反应：

20、（1）离子交联：多价金属离子与藻酸盐的g单元形成“蛋盒”结构的配位键，构建三维凝胶骨架；

21、（2）静电复合：壳聚糖类聚合物的-nh3+和阳离子聚合物的阳离子基团与藻酸盐的-coo-发生静电吸引，形成第二重交联网络；

22、（3）氢键作用：各组分丰富的羟基（-oh）、氨基（-nh2）、羧基（-cooh）之间形成分子间和分子内氢键，进一步增强凝胶的内聚力和结构稳定性；

23、三重交联机制的协同作用赋予凝胶优异的力学强度、抗溶胀性能和湿态黏附能力。

24、本发明凝胶具有多重协同保护机制：

25、物理屏障：原位形成的致密凝胶层可有效隔离胃酸、胆汁、胰液、消化酶及微生物与创面的直接接触；

26、快速止血：壳聚糖类聚合物的正电荷可富集血小板和红细胞，ca²+等多价金属离子激活凝血级联反应，实现主动快速止血；

27、微环境调节：凝胶吸收创面渗液维持湿润愈合环境，同时清除自由基，减轻氧化应激损伤，加速创面愈合。

28、第二方面，本发明提供上述双组分消化道黏膜保护组合物的制备方法，包括以下步骤：

29、s1.第一组分的制备：将壳聚糖类聚合物溶解于水性溶剂中，搅拌至完全溶解；然后加入海藻酸盐，继续搅拌溶解；加入阳离子聚合物，搅拌至均一透明溶液；最后加入增韧剂，搅拌混匀；调节ph至5.0～8.0；

30、s2.第二组分的制备：将多价金属离子盐溶解于水性溶剂中，调节ph至5.0～8.0，优选地，调节ph至6.0～7.5；

31、s3.使用所述的双组分消化道黏膜保护组合物时，首先将所述第一组分喷涂至消化道创面，之后将第二组分喷涂至消化道创面，其中第一组分和第二组分的体积比为1:0.5～1:2。

32、优选地，所述制备方法还包括将步骤s1制备的第一组分和步骤s2制备的第二组分进行分装灭菌的步骤。

33、优选地，所述第一组分分装至无菌西林瓶或预灌封注射器中，采用高温蒸汽灭菌或过滤除菌；所述第二组分分装至无菌西林瓶或预灌封注射器中，采用高温蒸汽灭菌。

34、第三方面，本发明提供上述双组分消化道黏膜保护组合物在制备消化道黏膜保护材料中的用途。

35、优选地，所述消化道包括食管、胃、十二指肠、小肠及结直肠。

36、优选地，所述用途包括：消化道溃疡创面覆盖、内镜黏膜下剥离术（esd）后创面保护、内镜黏膜切除术（emr）后创面保护、消化道出血止血、消化道吻合口保护及消化道黏膜屏障功能重建。

37、本发明提供的组合物在使用时，首先将所述第一组分喷洒至消化道创面，之后将第二组分喷洒至消化道创面，其中第一组分和第二组分的体积比为1:0.5～1:2。

38、作为本发明的一种优选方案，通过内镜钳道将双腔导管或喷洒导管递送至消化道创面，将第一组分喷涂至消化道创面，之后将第二组分喷涂覆盖至第一组分上，第一组分和第二组分的体积比为1:0.5～1:2。两组分混合接触后1秒～1分钟内凝胶化，凝胶在消化道内稳定维持3～14天，通过水解和酶解逐渐降解，降解产物无毒可代谢，无需二次取出。

39、优选地，第一组分与第二组分的混合体积比为1:1。

40、优选地，所述成胶时间为1秒～10秒。

41、第四方面，本发明提供一种消化道止血的方法，所述方法包括如下步骤：

42、将双组分消化道黏膜保护组合物的第一组分喷涂于创面位置，然后将第二组分喷涂于第一组分上，第一组分和第二组分的体积比为1:0.5～1:2形成凝胶。

43、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

44、三重协同交联增强力学性能：通过离子交联、静电复合及氢键作用三重协同交联机制，显著增强了凝胶的抗消化道蠕动能力，力学强度和结构稳定性优于单一交联体系；

45、强湿态黏附性能：引入阳离子聚合物，通过其丰富的正电荷基团与组织表面蛋白发生静电吸附和氢键作用，显著增强材料对湿态组织的黏附强度，有效解决了现有材料在湿润组织中易脱落的临床痛点；

46、“遇酸增强”的自适应特性：壳聚糖类聚合物在酸性条件下发生质子化增强效应，赋予凝胶在胃酸环境中结构更加稳定的自适应特性，在ph 2.0模拟胃液中仍能保持结构完整；

47、三重主动止血机制：同时实现物理封堵、正电荷促凝及ca²+激活凝血级联的三重主动止血机制，止血效果显著优于单一机制材料；

48、微创精准递送：双组分设计可经由内镜器械通道实现微创精准递送，双组分于创面部位相遇混合后，在生理环境下快速原位交联成胶，凝胶可自适应缺损创面轮廓，与不规则创面实现完整密贴包覆；

49、多功能集成：同时具备物理屏障、快速止血、微环境调节等多种功能，通过水解和酶解逐渐降解，无需二次取出，简化了临床操作流程。

50、综上所述，本发明通过三重协同交联机制与双组分原位凝胶化技术，成功解决了现有材料黏附力不足、酸稳定性差、止血活性弱及功能单一等核心技术难题，具有良好的临床应用前景和市场价值。