殼聚糖-明膠復(fù)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(shí)間內(nèi)失血量達(dá)全身血液的30％或更多，就會(huì)危及生命。在戰(zhàn)爭(zhēng)，自然災(zāi)害，交通事故等突發(fā)事件中導(dǎo)致死亡的重要原因是失血過多。事實(shí)上，出現(xiàn)不可控性出血時(shí)，若能在30min內(nèi)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(duì)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(shí)急救與平時(shí)創(chuàng)傷救治相結(jié)合，具有止血效果快、生物相容性優(yōu)良，并

2、能體內(nèi)降解的生物醫(yī)用新材料，是許多研究者追求的目標(biāo)。
　　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?xì)な切Q絲生產(chǎn)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(zhì)，用單寧酸作交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)處理，經(jīng)冷凍干燥，制備出多孔的海綿狀殼聚糖/明膠復(fù)合止血材料(CG)。并對(duì)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(xì)胞毒性、生物

3、相容性及可降解性等進(jìn)行了系統(tǒng)研究，得到如下研究成果：
　?。?）獲得殼聚糖/明膠復(fù)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(chǎn)品的組成成分，但很少將兩者復(fù)合用于止血材料。將從蠶蛹中提取的殼聚糖與明膠進(jìn)行復(fù)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(jié)構(gòu)通常被認(rèn)為是止血材料的一個(gè)重要特征。蠶蛹?xì)ぞ厶呛兔髂z復(fù)合材料能否制備出多孔止血材料？復(fù)合過程中影響的因素

4、很多，如何準(zhǔn)確評(píng)價(jià)各個(gè)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(guān)鍵，為此本文進(jìn)行了殼聚糖/明膠復(fù)合止血材料（CG）的制備條件探討，得到如下結(jié)果：
　　本研究將殼聚糖和明膠復(fù)合，添加一定濃度的氯化鈣和甘油，并用一定濃度的交聯(lián)劑交聯(lián)，經(jīng)冷凍干燥制備出多孔海綿狀的止血材料，經(jīng)過正交實(shí)驗(yàn)和單因素實(shí)驗(yàn)，證明了戊二醛，單寧酸都具有很好的交聯(lián)作用。以體外凝血指數(shù)（BCI）驗(yàn)證體外凝血性能，發(fā)現(xiàn)單寧酸交聯(lián)組的復(fù)合材料凝血效果最好

5、，并由此得到殼聚糖/明膠復(fù)合止血材料（CG）的最佳制備條件為：殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%，明膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.5%，氯化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%，甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%，單寧酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%。該條件下制備得到的止血材料的體外凝血指數(shù)（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(fù)合止血材料（CG）理化性能研究
　　止血材料的理化性能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)

6、于材料的止血效果有很大的影響。為了更加準(zhǔn)確的了解制備的殼聚糖/明膠復(fù)合止血材料（CG）的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和理化性能，對(duì)其進(jìn)行了形貌觀察，力學(xué)性能測(cè)試，化學(xué)結(jié)構(gòu)表征及其它物理性能研究，得到如下結(jié)果：
　　殼聚糖/明膠復(fù)合止血材料（CG）為多孔海綿狀結(jié)構(gòu)，孔徑大小均勻，內(nèi)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(fù)合后彼此會(huì)形成作用力更強(qiáng)的氫鍵，與單寧酸交

7、聯(lián)后，形成的三維貫穿的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加牢固，導(dǎo)致 CG具有較好的機(jī)械性能：干強(qiáng)為1.57±0.24 MPa，濕強(qiáng)為0.79±0.24 MPa，機(jī)械性能比明膠海綿（GEL），殼聚糖海綿（CS）更好。
　　殼聚糖/明膠復(fù)合止血材料（CG）具有較好的吸液性能和止血性能；對(duì)生理鹽水（NS）,模擬體液(SPF)，全血(WB)的吸液率分別達(dá)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。
　?。?）殼聚糖/明膠復(fù)合止血材料止血性能研究
　　建立一套準(zhǔn)確評(píng)級(jí)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(nèi)容，本文建立了體外凝血性能測(cè)試和動(dòng)物出血模型來評(píng)價(jià)殼聚糖/明膠復(fù)合止血材料（CG）的止血性能，其中體外凝血包含全血凝固時(shí)間和動(dòng)態(tài)凝血時(shí)間；動(dòng)物出血模型則分別建立耳動(dòng)脈出血模型，股動(dòng)脈出血模型，肝臟出血模型，并得到如下結(jié)果：
　　殼聚糖/明膠復(fù)合止血材料（CG）具有明顯的促進(jìn)血液

9、凝固的作用，經(jīng)體外全血凝固時(shí)間測(cè)試，全血凝固時(shí)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(dòng)態(tài)凝血試驗(yàn)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(fù)合止血材料（CG）對(duì)不可控性出血具有良好的止血效果，對(duì)兔耳動(dòng)脈，股動(dòng)脈，肝臟出血模型引起的不可控性出血能有效止住，止血時(shí)間分別是46.8±3.1s，39.3±2.5s，38.5±5.2s，止血效果優(yōu)于對(duì)照組的純殼聚糖海綿（CS）和明膠海綿

10、(GEL)。
　?。?）殼聚糖/明膠復(fù)合止血材料止血機(jī)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(jī)理目前還沒有一個(gè)非常明確的結(jié)論，為了更好的了解殼聚糖/明膠復(fù)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(shí)間(PT)、活化部分凝血酶時(shí)間（APTT）、血小板聚集、紅細(xì)胞聚集、凝血酶生產(chǎn)量、血栓素B2含量等指標(biāo)，并得到如下結(jié)論：
　　殼聚糖/明膠復(fù)合止血材料（CG）主要通過內(nèi)源

11、性凝血途徑和共同性凝血途徑來促進(jìn)血液凝固。其主要止血機(jī)制是CG會(huì)加快血液中因子Ⅻ的激活，并由此誘導(dǎo)誘導(dǎo)因子Ⅺ，Ⅸ，Ⅷ依次激活，最后將因子X激活轉(zhuǎn)化為因子Xa，并在因子Ⅳ和PF3的存在下，形成凝血酶原復(fù)合物，凝血酶原復(fù)合物在 Ca2+的存在下，進(jìn)一步激活血液中的凝血酶原轉(zhuǎn)化為凝血酶。CG能誘導(dǎo)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(shí)其高吸水性能會(huì)快速提升血漿中凝血酶和其他凝血因子的濃度，對(duì)于體外止血有促進(jìn)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(fù)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(shí)的物理化學(xué)特性和生物力學(xué)性能，還應(yīng)具備無細(xì)胞毒性，機(jī)體無害性，生物相容性等以確保其在臨床應(yīng)用的安全。本文對(duì)殼聚糖/明膠復(fù)合止血材料（CG）進(jìn)行了生物相容性試驗(yàn)，包括細(xì)胞毒性試驗(yàn)、原發(fā)性皮膚刺激試驗(yàn)，皮內(nèi)反應(yīng)試驗(yàn)，熱源試驗(yàn)，急性全身毒性試驗(yàn)，并對(duì)其抑菌性能進(jìn)行了探討，得到如下結(jié)論：
　　殼聚糖/明膠

13、復(fù)合止血材料（CG）具有較強(qiáng)的抗菌性能和良好的生物相容性，對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有較好的抑菌性能，對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌性要好于大腸桿菌；MTT試驗(yàn)結(jié)果表明，CG無明顯的細(xì)胞毒性，其內(nèi)部貫穿多孔的結(jié)構(gòu)對(duì)于細(xì)胞的貼附、生長(zhǎng)十分有利，L929細(xì)胞在CG內(nèi)部生長(zhǎng)良好，增殖迅速；CG對(duì)完整和破損皮膚及皮內(nèi)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(yàn)中，在CG植入的部位均未發(fā)現(xiàn)明顯的腫塊，嚴(yán)重炎癥等明顯組

14、織免疫反應(yīng)和排異性，組織細(xì)胞能在植入的CG內(nèi)部快速生長(zhǎng)，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(zhǎng)期存在于生物機(jī)體內(nèi)。
　?。?）殼聚糖/明膠復(fù)合止血材料（CG）體內(nèi)降解性能研究
　　止血材料在外科手術(shù)中過程中都不可避免的會(huì)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(nèi)和體外兩個(gè)體系對(duì)其降解性能進(jìn)行研究，體外用生理鹽水，模擬體液（SPF）,溶菌酶溶液進(jìn)行體外降解實(shí)驗(yàn)，體內(nèi)降解

15、是采用將材料植入兔背部皮下，肌肉及肝臟內(nèi)，定期取材，觀察植入材料的降解情況，得到如下結(jié)論：
　　殼聚糖/明膠復(fù)合止血材料（CG）體內(nèi)，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(shí)間的增加，能緩慢降解，在8周內(nèi)的降解率分別到達(dá)61.8±3.9%，46.8±2.4%，58.6±1.9%；CG在兔皮下埋植時(shí)，經(jīng)過6周后，基本降解完成，植入部位組織生長(zhǎng)良好。兔肌肉埋植時(shí)，經(jīng)過4個(gè)月基本降解完成，植