摘要创伤性出血常见于战争、外科手术、交通事故及自然灾害中,不及时处理会导致各种问题,甚至死亡,快速有效的止血材料对挽救伤者生命具有重要意义。目前广泛使用的纱布、无纺布等传统纺织敷料止血时间长、效果差,对于一些深度、狭窄、不规则形以及不可压缩性创伤,无法在救护黄金时间内有效止血,导致伤者存活率下降。此外,传统纺织敷料缺乏抗菌功能,容易诱发伤口感染,致使创面愈合趋慢。可见,传统纺织敷料和其他功能材料复合,制成复合止血材料是开发新型多功能性纺织止血材料的重要途径。<br> 本文以纱布、无纺布为基体,与生物安全且具有高效止血功能的物质共同制备复合材料,通过促进吸收、电荷刺激、机械堵塞或凝血系统激活等多重止血机制的协同作用,实现快速止血效果,并赋予抗菌、促伤口愈合等更多功能。我们设计了三种多功能性织物复合材料的止血方案:羧甲基壳聚糖(CMC)-明胶-海藻酸盐层层组装复合纱布、马勃孢子负载聚乳酸无纺布、氧化普鲁兰止血海绵复合聚乳酸无纺布织物复合材料,对三者的理化性能、生物相容性、体内体外止血性能进行系统分析,阐明其止血机制,明确构效关系。<br> (1)羧甲基壳聚糖-明胶-海藻酸盐层层组装复合纱布<br> 利用传统医用棉纱布,采用层层组装法制备了一种新型织物复合止血材料。首先,通过酯化反应在棉纤维表面接枝CMC,其次,在CMC层上通过离子吸附作用组装明胶层,最后,通过明胶层中所含Ca2+的交联反应,组装海藻酸盐,形成海藻酸钙水凝胶层。实验结果表明,所得复合纱布材料具有良好的细胞相容性和血液相容性,能促进细胞增殖迁移。相比传统纱布,具有更高的液体吸收容量和更好的凝血性能。通过多层涂层的高吸收性、正负电荷的刺激以及Ca2+直接激活凝血系统的多重止血机制的协同作用,该复合纱布在动物模型中表现出更少的止血时间和出血量。相比传统纱布,在小鼠肝针刺损伤中,失血量减少3倍左右,仅为32 mg,在小鼠三分之二断尾模型中,止血时间缩短2倍以上。在小鼠全层皮肤缺损模型中,该复合纱布组覆盖创面在第10天基本完全愈合,创面愈合促进作用显著。<br> (2)马勃孢子负载聚乳酸无纺布<br> 聚乳酸纤维因生物可降解性良好也成为目前常用的伤口敷料材料。本研究选用聚乳酸纤维无纺布为基底,以普鲁兰多糖为粘合剂,通过浸渍法,将中草药马勃孢子粉末固定到纤维表面,获得了一种马勃负载的复合聚乳酸无纺布(Puf@Pul/PLAF)用于创伤止血。水接触角实验结果表明,普鲁兰能够改变聚乳酸纤维的疏水特性,有利于血液吸收;体外凝血实验确认,负载马勃孢子对提高无纺布凝血性能有显著作用;在小鼠出血模型实验中,Puf5@Pul/PLAF可有效减少小鼠的出血量和止血时间,其中,在小鼠肝刺损伤中,其出血量仅为20mg,止血时间为50 s;血细胞粘附实验明确了 Puf5@Pul/PLAF具有促进血细胞粘附、聚集,激活血小板以及加速纤维蛋白聚集,从而加速凝血的作用。此外,负载马勃孢子的复合无纺布上金黄色葡萄球菌的存活率不到10%,表现出良好的抗菌性能。该复合材料也显现出良好的血液相容性、细胞相容性和组织相容性。<br> (3)氧化普鲁兰止血海绵复合聚乳酸无纺布织物复合材料<br> 对于一些深度、狭窄、不规则形以及不可压缩性创伤大出血,前两部分的二维织物复合材料由于缺少体积膨胀性,较难封堵伤口,实现快速止血功能。本研究设计出新型海绵类止血材料,并与无纺布复合,制得三维织物复合材料。普鲁兰在室温下经NaIO4氧化,所得醛基与残余羟基发生缩醛交联反应,形成冷冻凝胶,获得具有大孔结构的多孔氧化普鲁兰(OP)海绵。实验结果表明,OP海绵表现出快速的溶胀行为和良好的形状记忆性能,压缩海绵在水中和血液中分别只需3 s和6 s就能恢复到初始状态,且在吸液状态下可反复压缩又恢复,表明其可用于不可压缩性伤口大出血的处理;在大鼠股动脉损伤模型和肝体积缺损模型中,商品化明胶海绵的止血时间分别为230 s和100 s,而此新型OP海绵的止血时间分别仅为40 s和33.8 s,显现更快速的止血效果;血细胞和皮肤的粘附实验结果确认OP能促进红细胞、血小板的粘附和聚集,加速血小板活化,且具有一定程度的组织粘附性,能够通过机械堵塞机制止血;体内外抗菌实验也证实,无论在体外还是体内,OP@0.5和OP@1对金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到80%以上。我们优选OP海绵与氨基化改性的聚乳酸无纺布(PLAF)进行化学交联复合,获得新型三维多孔结构的织物复合材料(OP-PLAF)。它不仅保留了 OP特有的优良溶胀性能和凝血性能,且大量席夫碱交联化学键的生成使其力学性能、降解稳定性和抗菌活性获得改善。<br> 本论文以织物为基体,通过复合其他多功能物质,制备了一系列织物复合止血材料,通过发挥多种止血机制的协同作用,显著提高了传统纺织材料的止血性能,为构建新一代多功能性纺织止血材料提供新思路。羧甲基壳聚糖-明胶-海藻酸盐层层组装复合纱布的制备显著提高了传统纱布止血和创面愈合促进效果;负载马勃孢子改善了聚乳酸无纺布的止血和抗菌性能;形状可恢复的氧化普鲁兰止血海绵是普鲁兰多糖应用于不规则形、不可压缩及不可控创伤出血的优良示范,与聚乳酸无纺布复合后更加提升纺织材料处理不可控、不可压缩性伤口大出血的应用潜能。
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