殼聚糖-明膠復合止血材料的研制及其性能研究.pdf

1、創(chuàng)傷出血在日常生活中難以避免，輕微的創(chuàng)傷不足以致命，若在短時間內失血量達全身血液的30％或更多，就會危及生命。在戰(zhàn)爭，自然災害，交通事故等突發(fā)事件中導致死亡的重要原因是失血過多。事實上，出現不可控性出血時，若能在30min內有效止住，40%以上的傷亡是可以避免的。但是傳統(tǒng)的止血材料對于不可控性出血的止血無效，而目前市面上出售的快速止血材料均存在一定的不足，因此，開發(fā)出一種能戰(zhàn)時急救與平時創(chuàng)傷救治相結合，具有止血效果快、生物相容性優(yōu)良，并

2、能體內降解的生物醫(yī)用新材料，是許多研究者追求的目標。
　　殼聚糖，明膠是兩種具有良好生物相容性，可生物降解，無毒，無免疫性，且具有一定凝血性能的生物材料；家蠶蛹殼是蠶絲生產的廢棄物，富含殼聚糖，本研究以從蠶蛹中提取的殼聚糖和明膠為基本材料，加入氯化鈣和甘油等物質，用單寧酸作交聯劑進行交聯處理，經冷凍干燥，制備出多孔的海綿狀殼聚糖/明膠復合止血材料(CG)。并對這種止血材料的最佳制備工藝，理化性能、止血效果、止血原理、細胞毒性、生物

3、相容性及可降解性等進行了系統(tǒng)研究，得到如下研究成果：
　?。?）獲得殼聚糖/明膠復合止血材料（CG）的最佳制備工藝
　　殼聚糖，明膠是兩種具有較好止血效果的生物材料，它們常常作為止血產品的組成成分，但很少將兩者復合用于止血材料。將從蠶蛹中提取的殼聚糖與明膠進行復合制備止血材料的研究更是不多見。在止血材料中，多孔的海綿狀結構通常被認為是止血材料的一個重要特征。蠶蛹殼聚糖和明膠復合材料能否制備出多孔止血材料？復合過程中影響的因素

4、很多，如何準確評價各個因素的影響程度，并獲得具備最佳止血性能的制備條件是本論文的關鍵，為此本文進行了殼聚糖/明膠復合止血材料（CG）的制備條件探討，得到如下結果：
　　本研究將殼聚糖和明膠復合，添加一定濃度的氯化鈣和甘油，并用一定濃度的交聯劑交聯，經冷凍干燥制備出多孔海綿狀的止血材料，經過正交實驗和單因素實驗，證明了戊二醛，單寧酸都具有很好的交聯作用。以體外凝血指數（BCI）驗證體外凝血性能，發(fā)現單寧酸交聯組的復合材料凝血效果最好

5、，并由此得到殼聚糖/明膠復合止血材料（CG）的最佳制備條件為：殼聚糖質量分數為7%，明膠質量分數為8.5%，氯化鈣質量分數為1.5%，甘油質量分數為7%，單寧酸質量分數為0.05%。該條件下制備得到的止血材料的體外凝血指數（BCI）為13.3±0.2，和醫(yī)用明膠海綿相比有大幅度的提高，其止血效果是醫(yī)用明膠海綿和純殼聚糖海綿的3～4倍。
　?。?）殼聚糖/明膠復合止血材料（CG）理化性能研究
　　止血材料的理化性能和內部結構對

6、于材料的止血效果有很大的影響。為了更加準確的了解制備的殼聚糖/明膠復合止血材料（CG）的內部結構和理化性能，對其進行了形貌觀察，力學性能測試，化學結構表征及其它物理性能研究，得到如下結果：
　　殼聚糖/明膠復合止血材料（CG）為多孔海綿狀結構，孔徑大小均勻，內部孔隙之間相互貫穿，孔隙率為94.3%±1.3%，孔徑大小為150-300μ m，密度為0.072659 g/cm3。殼聚糖和明膠復合后彼此會形成作用力更強的氫鍵，與單寧酸交

7、聯后，形成的三維貫穿的互穿網絡結構更加牢固，導致 CG具有較好的機械性能：干強為1.57±0.24 MPa，濕強為0.79±0.24 MPa，機械性能比明膠海綿（GEL），殼聚糖海綿（CS）更好。
　　殼聚糖/明膠復合止血材料（CG）具有較好的吸液性能和止血性能；對生理鹽水（NS）,模擬體液(SPF)，全血(WB)的吸液率分別達到自重的25.3±1.0，23.3±1.5,14.5±0.7倍，比明膠海綿（GEL）提高了1.8倍，1.

8、7倍和1.8倍。
　　（3）殼聚糖/明膠復合止血材料止血性能研究
　　建立一套準確評級生物材料止血性能的方法是開發(fā)醫(yī)用生物材料過程中十分重要的內容，本文建立了體外凝血性能測試和動物出血模型來評價殼聚糖/明膠復合止血材料（CG）的止血性能，其中體外凝血包含全血凝固時間和動態(tài)凝血時間；動物出血模型則分別建立耳動脈出血模型，股動脈出血模型，肝臟出血模型，并得到如下結果：
　　殼聚糖/明膠復合止血材料（CG）具有明顯的促進血液

9、凝固的作用，經體外全血凝固時間測試，全血凝固時間為138.2±17.3s，比殼聚糖海綿(CS)和明膠海綿(GEL)的效果要好。動態(tài)凝血試驗表明，CG與血液形成的血凝塊更牢固，凝血性能更好；殼聚糖/明膠復合止血材料（CG）對不可控性出血具有良好的止血效果，對兔耳動脈，股動脈，肝臟出血模型引起的不可控性出血能有效止住，止血時間分別是46.8±3.1s，39.3±2.5s，38.5±5.2s，止血效果優(yōu)于對照組的純殼聚糖海綿（CS）和明膠海綿

10、(GEL)。
　?。?）殼聚糖/明膠復合止血材料止血機理研究
　　生物材料的止血性能，往往是多種因素共同起作用，而殼聚糖，明膠的具體止血機理目前還沒有一個非常明確的結論，為了更好的了解殼聚糖/明膠復合止血材料的止血原理，本論文分別探討了CG的凝血酶原時間(PT)、活化部分凝血酶時間（APTT）、血小板聚集、紅細胞聚集、凝血酶生產量、血栓素B2含量等指標，并得到如下結論：
　　殼聚糖/明膠復合止血材料（CG）主要通過內源

11、性凝血途徑和共同性凝血途徑來促進血液凝固。其主要止血機制是CG會加快血液中因子Ⅻ的激活，并由此誘導誘導因子Ⅺ，Ⅸ，Ⅷ依次激活，最后將因子X激活轉化為因子Xa，并在因子Ⅳ和PF3的存在下，形成凝血酶原復合物，凝血酶原復合物在 Ca2+的存在下，進一步激活血液中的凝血酶原轉化為凝血酶。CG能誘導血小板快速聚集于其表面，并使血小板活化釋放出凝血因子，同時其高吸水性能會快速提升血漿中凝血酶和其他凝血因子的濃度，對于體外止血有促進作用，因此得出C

12、G是多種途徑共同作用下完成止血。
　?。?）殼聚糖/明膠復合止血材料生物相容性研究
　　止血材料不僅要滿足醫(yī)用止血材料使用時的物理化學特性和生物力學性能，還應具備無細胞毒性，機體無害性，生物相容性等以確保其在臨床應用的安全。本文對殼聚糖/明膠復合止血材料（CG）進行了生物相容性試驗，包括細胞毒性試驗、原發(fā)性皮膚刺激試驗，皮內反應試驗，熱源試驗，急性全身毒性試驗，并對其抑菌性能進行了探討，得到如下結論：
　　殼聚糖/明膠

13、復合止血材料（CG）具有較強的抗菌性能和良好的生物相容性，對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有較好的抑菌性能，對金黃色葡萄球菌的抑菌性要好于大腸桿菌；MTT試驗結果表明，CG無明顯的細胞毒性，其內部貫穿多孔的結構對于細胞的貼附、生長十分有利，L929細胞在CG內部生長良好，增殖迅速；CG對完整和破損皮膚及皮內組織均無刺激性、不含致熱源、無急性全身毒性；在兔皮下埋植，肌肉埋植及肝臟埋植試驗中，在CG植入的部位均未發(fā)現明顯的腫塊，嚴重炎癥等明顯組

14、織免疫反應和排異性，組織細胞能在植入的CG內部快速生長，并逐步分解材料，表明CG具有良好的生物相容性，可以作為植入材料長期存在于生物機體內。
　?。?）殼聚糖/明膠復合止血材料（CG）體內降解性能研究
　　止血材料在外科手術中過程中都不可避免的會部分遺留在創(chuàng)面，因此止血材料還需要研究其生物相容性及其降解性。本文采用體內和體外兩個體系對其降解性能進行研究，體外用生理鹽水，模擬體液（SPF）,溶菌酶溶液進行體外降解實驗，體內降解

15、是采用將材料植入兔背部皮下，肌肉及肝臟內，定期取材，觀察植入材料的降解情況，得到如下結論：
　　殼聚糖/明膠復合止血材料（CG）體內，體外降解情況不一樣，在生理鹽水，模擬體液（SPF）,溶菌酶溶液這三種模擬降解液中隨著時間的增加，能緩慢降解，在8周內的降解率分別到達61.8±3.9%，46.8±2.4%，58.6±1.9%；CG在兔皮下埋植時，經過6周后，基本降解完成，植入部位組織生長良好。兔肌肉埋植時，經過4個月基本降解完成，植