CN101340871A - 由亲水聚合物结构如壳聚糖形成的抗微生物屏障、系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种抗微生物屏障，包含一种包括壳聚糖生物材料的结构。所述抗微生物屏障可用于例如(i)组织损伤、组织创伤或者组织介入部位的止血、封闭或者稳定；或者(ii)形成抗微生物屏障；或者(iii)形成抗病毒贴片；或者(iv)干预出血疾病；或者(v)释放治疗试剂；或者(vi)治疗粘膜表面；或者(vii)其组合。抗微生物屏障的结构可以通过压缩被致密化。

Description

由亲水聚合物结构如壳聚糖形成的抗微生物屏障、系统和方法

相关申请

本申请是2004年12月23日注册的美国11/020,365标题为“由亲水聚合物海绵结构例如壳聚糖形成的组织敷料组件、系统和方法”的部分接续申请案，后者是2003年12月23日注册的美国专利申请号10/743,052标题为“控制严重威胁生命的出血的伤口敷料和方法”的部分接续申请案，此案是2004年10月6日注册的美国专利申请号10/480,827标题为“控制严重威胁生命的出血的创伤敷料和方法”的部分接续申请案，此案是2002年6月14日注册的国际专利申请号PCT/US02/18757在37C.F.R.&371下的国家阶段，要求2001年6月14日注册的临时专利申请序列号60/298,773的优先权，上述申请在此引作参考。

发明背景

利用纱布绷带持续压迫仍然是止血的主要干预方法，尤其是剧烈出血的伤口。但是，这个步骤既不能有效也不能安全的止住剧烈血流。这已经是，并且还将继续是严重威胁生命的创伤出血的主要存活问题。

现有的止血绷带，例如胶原创伤敷料或者干纤维蛋白凝血酶创伤敷料或者壳聚糖和壳聚糖敷料，在高速血流中不能足够的抗分解。它们也不具有用于止住剧烈血流这个实际目的足够粘附性能。这些现有的手术止血绷带还是脆弱的，因此它们被压力弯曲或施压破坏时容易被破坏。它们在大出血时还易分解。这些绷带的这种分解和崩解可能是灾难性的，因为它会失去对创口的粘附，导致流血不止。

除了充分预防和限制流血和出血，还需注意创口或者伤口上或者周围的细菌感染。现有绷带不能有效预防这种感染的生长，也不能治疗这种感染。

仍然需要耐用的和在使用时长效抗分解的改进止血敷料，其能帮助治疗细菌感染。

发明简述

本发明提供由包括壳聚糖生物材料的结构形成的抗微生物屏障、系统和方法。所述抗微生物屏障可用于例如(i)组织损伤、组织创伤或者组织介入部位的止血、封闭或者稳定；或者(ii)形成抗微生物屏障；或者(iii)形成抗病毒胶布；或者(iv)干预出血疾病；或者(v)释放治疗试剂；或者(vi)治疗粘膜表面；或者(vii)其组合。

在一个实施例中，抗微生物屏障的结构合需地通过压缩被致密化。

基于所附说明书、附图和权利要求，可以清楚得知本发明其他的特征和优点。

附图简述

图1是抗微生物屏障护垫组件的透视组合图，所述组件能够在血液、体液或湿气存在情况下粘附到身体组织。

图2是图1所示的抗微生物屏障护垫组件的透视分解图。

图3是透视图，显示图1所示的抗微生物屏障护垫组件包装在用于最终照射和储存的密封药袋中。

图4和5是透视图，显示图3所示的密封药袋被撕开露出抗微生物屏障护垫组件以便使用。

图6和7是透视图，显示抗微生物屏障护垫组件在使用前通过折叠或者弯曲处理以保持与靶向组织部位吻合。

图8至9A/B是用于靶向组织部位止血的抗微生物屏障护垫组件的透视图。

图10和11是被切割成适合于靶向组织部位以止血的抗微生物屏障护垫组件的小片的透视图。

图12和13是透视图，显示抗微生物屏障护垫组件在使用前通过塑形被处理成凹状或者杯状以吻合靶向组织部位。

图14是显示制备图1所示的抗微生物屏障护垫组件的方法的各个步骤的示意图。

图15、16A/B和17A/B是一个实施方案的透视图，显示修整修整亲水聚合物结构产生微裂缝的步骤，这能够提供增强的挠性和顺应性。

图18A和18B是一个实施方案的示意图，显示通过形成深层释放结构修整亲水聚合物聚合物结构以提供增强的挠性和顺应性。

图19A至19F是释放结构的平面图，所述结构在图18A和18B所示步骤后可用于修整亲水聚合物聚合物结构。

图20A和20B是证明图18A和18B所示处理步骤提高挠性和顺应性的图表。

图21A和21B是一个实施方案的示意图，显示通过形成垂直通道(穿孔)修整亲水聚合物聚合物结构的步骤，以提供增强的挠性和顺应性。

图22是组织敷料片状组件的透视组合图，所述组件能够在血液、体液或湿气存在情况下粘附到身体组织。

图23是图22所示组织敷料片状组件的透视分解图。

图24A是片状形式的组织敷料片状组件的透视组合图。

图24B是卷状形式的组织敷料片状组件的透视组合图。

图25是填充卷状形式的组织敷料片状组件到靶向组织区域止血的透视图。

图26A至26F是显示制备图22所示的组织敷料片状组件的方法的各个步骤的示意图。

图27是透视图，显示图16所示的抗微生物屏障护垫组件包装在用于最终照射和储存的密封药袋中。

图28是证明与图1所示的未处理的抗微生物屏障护垫组件比较，图22所示的组织敷料片状组件的挠性和顺应性的图表。

图29A是显示伽马照射前图21所示的组织敷料片状组件模拟伤口封闭性质的图表。

图29B是显示伽马照射前后图21所示的组织敷料片状组件模拟伤口封闭性质的图表。

图30是复合组织敷料组件的透视图，所述组件被定形配置为用于粘附和密封留置导管接入部位的垫圈组件。

图31是图30所示的垫圈组件的侧视截面图。

图32是图1所示类型的抗微生物屏障护垫组件的透视图，所述组件被定形配置为用于粘附和密封留置导管接入部位的垫圈组件。

图33是图22所示类型的组织敷料片状组件的透视图，所述组件被定形配置为用于粘附和密封留置导管接入部位的垫圈组件。

图34和35是显示本发明的敷料组件的化学发光检测，以及与其他已有抗微生物产品比较的图表。

图36、37和38是显示本发明的敷料组件的细菌存活率，以及与其他抗微生物产品比较的图表。

优选实施方案的简述

为促进对该公开内容的理解，下属列表简述覆盖的标题领域，按它们出现顺序排列：

描述的标题领域的列表

I.抗微生物屏障护垫组件

A.概述

1.组织敷料基质

2.背衬

3.药袋

B.抗微生物屏障护垫组件的使用

实施例1

C.组织敷料护垫组件的制备

1.壳聚糖溶液的准备

2.水性壳聚糖溶液的脱气

3.冷冻水性壳聚糖溶液

4.冻干壳聚糖/冰基质

5.壳聚糖基质的致密化

6.固定背衬

7.放置入药袋

8.最后灭菌

D.改变亲水聚合物结构的顺应性

1.受控的微裂缝

2.受控的大型纹理

实施例2

3.垂直通道的受控形成

II.组织敷料片状组件

A.概述

B.组织敷料片状组件的使用

C.组织敷料片状组件的制备

实施例3和4

III.亲水聚合物结构的进一步适应症和构型

A.抗微生物屏障

实施例5和6

IV.结论

尽管此处公开的内容是详细确切的，以使本领域技术人员能够实现本发明，但是此处公开的具体实施方式只是为了举例说明本发明可以其他特定结构实施。尽管描述了优选的实施方式，仍然可以在不脱离权利要求定义的本发明的情况下对细节进行改变。

I.组织敷料护垫组件

A.概述

图1显示抗微生物屏障护垫组件10。在使用时，抗微生物屏障护垫组件10能够在血液、体液或湿气存在情况下粘附到身体组织。抗微生物屏障护垫组件10可用于止血、封闭和/或稳定组织损伤、或者组织创伤、或者组织介入(例如导管或者饲管)的部位以阻止出血、体液渗出或者流出、或者其他形式的体液损失。可处理的组织部位包括，例如，动脉和/或静脉出血，或者裂伤，或者通道/入口伤，或者组织刺伤，或者导管介入部位，或者烧伤，或者缝合处。抗微生物屏障护垫组件10还有利地能够在组织处理部位或者周围形成抗细菌和/或抗微生物和/或抗病毒的保护屏障。

图1显示抗微生物屏障护垫组件10使用前的情况。如图2清楚显示，抗微生物屏障护垫组件10包括组织敷料基质12和护垫背衬14，所述背衬覆盖于组织敷料基质12的一个表面。合需地组织敷料基质12和背衬14具有不同的颜色、质地，或者视觉和/或触觉不同，以便护理员识别。

抗微生物屏障护垫组件10的尺寸、形状和构型可根据其用途而改变。护垫组件10可以是直线形、延长形、方形、圆形、椭圆形及上述的复合或者混合联用。合需地如下面所述，在使用时或者使用前，通过切割、弯曲或者模铸形成护垫组件10的尺寸、形状和构型。在图1中，抗微生物屏障护垫组件10代表性的构型显示对暂时控制外部出血或者体液丢失非常有效。实施例中其尺寸是10cm×10cm×0.55cm。

1.组织敷料基质

组织敷料基质12合需地由低模量的亲水聚合物基质形成，例如固有的“未压缩的”组织敷料基质12，所述基质将被下述后续致密化方法致密化。组织敷料基质12，优选的包括生物相容的材料，所述材料在血液、体液或者湿气存在的情况下能够反应变得非常有粘性或者胶粘。组织敷料基质合需地具有其他有益特性，例如抗细菌和/或抗微生物抗病毒的性质，和/或具有加速或者增强身体对损伤的防御反应的性质。

组织敷料基质12可以包括亲水聚合物形式，例如聚丙烯酸酯、藻酸盐、壳聚糖、亲水多胺、壳聚糖衍生物、聚合物赖氨酸、聚乙烯亚胺、黄原胶、角叉藻聚糖、季胺聚合物物、硫酸软骨素、淀粉、改性纤维质聚合物物、葡聚糖、透明质酸(hyaluronan)及其组合。淀粉可以是淀粉酶、支链淀粉和支链淀粉与淀粉酶的组合。

在一个优选实施方案中，基质12的生物相容材料包括非哺乳动物材料，最优选的是聚合物[β-(1→4)-2-氨基-2-脱氧-D-吡喃葡萄糖，一般称为壳聚糖。挑选用于基质12的壳聚糖优选的平均分子量至少约100kDa，更优选的至少约150kDa。最优选的，壳聚糖的平均分子量至少约300kDa。

在形成基质12时，壳聚糖合需地置于有酸的溶液，例如谷氨酸、乳酸、甲酸、盐酸和/或醋酸。其中盐酸和醋酸是最优选的，因为壳聚糖醋酸盐和壳聚糖盐酸盐在血液中抗分解，而壳聚糖乳酸盐和壳聚糖谷氨酸盐没有这个性质。较大分子量(Mw)的阴离子破坏壳聚糖盐的亚晶体结构，导致结构中的塑化效果(增强的柔挠性)。不合需要的是，这还导致这些较大分子量的阴离子盐在血液中的快速分解。

基质12的一个优选形式包括密度小于0.035g/cm³的“未压缩的”壳聚糖醋酸盐基质12，这是通过冻干壳聚糖醋酸盐溶液形成的，然后通过压缩进行致密化使密度为0.6到0.25g/cm³，最优选的密度是约0.20g/cm³。这种壳聚糖基质12的特征还在于压缩的、亲水结构。致密化的壳聚糖基质12显示所需的所有上述性质。它还具有特定结构和有益的机械性能，导致基质在使用时耐用和长效，这将在以后详细描述。

壳聚糖基质12展示了一种耐用、可渗透的、高度特异的表面区域和带正电荷的表面。带正电荷的表面产生一个与红细胞和血小板作用的高反应性表面。红细胞膜带负电荷，它们被吸附到壳聚糖基质12。在接触时细胞膜与壳聚糖基质12融合。凝块能够非常快的形成，从而避免止血时通常所需的凝结蛋白。因此，壳聚糖基质12对正常人和抗凝患者，以及凝血障碍例如血友病患者均有效。壳聚糖基质12还结合细菌、内毒素和微生物，并且在接触时能够杀死细菌、微生物，和/或病毒。

壳聚糖基质12的结构、组成、制备和其他技术特征的进一步细节将在以后描述。

2.背衬

组织敷料护垫组件的尺寸和构型被设计为护理员用手指和手可以操作。背衬14将护理员的手指与手，和体液-反应性壳聚糖基质12进行隔离(参见例如图8)。背衬14使壳聚糖基质12可以被处理、操作并应用于组织部位，在此过程中不粘附或者粘连护理员的手指或手。背衬14可以包括合成的和天然聚合物物的低模量的网状物和/或膜和/或合成织物。在用于临时外伤应用的优选实施方案中，背衬14包括体液不可渗透的聚合物材料，例如聚乙烯(3M 1774T聚乙烯泡沫医疗带，0.056cm厚)，尽管也可使用其他相当的材料。

在临时创伤应用中，其他适合背衬用途的聚合物物包括但不限于纤维素聚合物、聚乙烯、聚丙烯、茂金属聚合物物、聚氨基甲酸酯、聚氯乙烯聚合物、聚酯、聚酰胺或其组合。

为了内伤应用，一种可再吸收的背衬可用作亲水海绵绷带形式。优选的这种绷带形式使用生物降解和生物相容的背衬材料。合成的生物降解材料可以包括但不限于，聚(羟基乙酸)、聚(乳酸)、聚(e-羧基己酸内酯)、聚(β-羟基丁酸)、聚(β-羟基戊酸)、聚二氧六环酮(polydioxanose)、聚(环氧乙烷)、聚(苹果酸)、聚(丙醇二酸)、聚磷嗪、聚乙烯的共聚物、聚丙烯的共聚物，和用于合成上述聚合物物的单体的共聚物或其组合。天然的生物降解聚合物包括但不限于几丁质、藻胶、淀粉、葡聚糖、胶原和白蛋白。

3.药袋

如图3所示，壳聚糖基质12合需地在使用前以低湿度优选5％湿度或者更低条件下真空包装在气密的热封箔衬里的袋16中。抗微生物屏障护垫组件10随后在药袋16中利用伽马照射进行最后的灭菌。

药袋16被设计成被护理员在使用时撕开(参见图4和5)。利用药袋16可以从一端撕开以获得抗微生物屏障护垫组件10。抓住药袋16的另一边可以抽出抗微生物屏障护垫组件10以便使用。

B.抗微生物屏障护垫组件10的使用

一旦从药袋16(参见图6)取出后，抗微生物屏障护垫组件10可立即用于粘附到靶向组织部位。它在使用前不需要处理增加粘性。例如，使用时不需要撕开保护材料以露出粘附表面。粘附表面在原位形成，因为壳聚糖基质12在与血液、体液或湿气接触后自身显示强的粘附特性。

抗微生物屏障护垫组件10合需地在药袋16打开1小时内用于伤口。如图7所示，抗微生物屏障护垫组件10可以在伤口位置预先定形和调整以吻合其局部拓扑和形态学特征。如图11和12所示，抗微生物屏障护垫组件10还可以按意愿形成其他构型，例如，形成杯状以合需地最佳吻合治疗部位的特定局部拓扑和形态学特征。当在放置于治疗部位前对抗微生物屏障护垫组件10进行了定形或者其他操作时，护理员可以避免手或手指的湿气与壳聚糖基质12接触。这种接触可能会造成壳聚糖12变粘，不易操作。这是背衬14的主要目的，尽管背衬14还增加了基质的机械支持和强度。

如图8所示，合需地施加强压至少2分钟，以便壳聚糖基质12的天然粘附活性的形成。壳聚糖基质12的粘附强度随加压时间的持续而增加，直至约5分钟。此时施加平稳压力穿过抗微生物屏障护垫组件10，将提供更加均匀的粘附和伤口密封。利用Kerlix滚筒18(参见图9A)加压显示更有效。

因为其独特的机械和粘附性质，如果需要，两个或多个敷料护垫组件可以重叠覆盖伤口或者组织部位。一个护垫组件10的壳聚糖基质12将粘附到相邻敷料护垫组件10的背衬14。

敷料护垫组件10可以在伤口部位撕裂或者切割(参见图10)以符合伤口或者组织部位的尺寸。敷料护垫组件10的周长合需地比伤口或者组织部位大至少0.5英寸，以提供良好的组织粘附和密封。敷料组件还可以切割成更小的、片状以适应部位的尺寸，粘贴于另一护垫组件10的周边以更好的吻合治疗部位的拓扑和形态学特征。

如果组织护垫敷料组件未能粘附到损伤部位，可揭除并弃去该组件，再使用另一个新的敷料护垫组件10。在具有严重组织破裂或者深层组织位面的创伤或者贯通伤情况下，揭去背衬14，将壳聚糖基质12填充入伤口，然后用第二个敷料包扎伤口，显示非常有效。

一旦加压2至5分钟，和/或已经获得良好的敷料粘附和覆盖创伤或者组织部位的出血控制，合需地用第二种传统敷料(例如纱布)保护敷料，为伤口提供卫生屏障(参见图9B)。如果伤口要浸水，应该使用防水密封覆盖物以防止敷料被过分水化。

在FDA批准的临时敷料形式的情况下，抗微生物屏障护垫组件10合需地在使用48小时内清除，以确保手术修复。抗微生物屏障护垫组件10可从伤口撕掉，通常以单一、完整的敷料形式与伤口分离。在一些情况下，可能会残留壳聚糖凝胶，这些可通过盐或水轻轻擦洗和纱布敷料来清除。壳聚糖在体内可以降解，形成一种温和的底物葡糖胺。但在一些临时敷料的情况下，在确定修复时仍需要努力从伤口去除全部壳聚糖。如前讨论，可形成生物降解敷料以便体内使用。

实施例1  使用功能报告

在阿富汗和伊拉克作战和自由作战(freedom operation)的战地医生的功能报告显示敷料护垫组件在临床的成功应用，没有副作用。位于得克萨斯萨姆休斯敦军营的美国陆军外科研究所评估了敷料护垫组件10在严重威胁生命的出血创伤模型中的效果，并将这种敷料与标准4×4英寸棉花绷带敷料比较。抗微生物屏障护垫组件10显著减少血液流失，降低复苏性的体液需求。与棉花绷带存活组相比，在使用抗微生物屏障护垫组件10的组中1小时存活增加。当传统伤口敷料不起作用的时候，战地医生成功地治疗弹伤、榴散弹、地雷和其他创伤。

C.组织敷料护垫组件的制备

现在将要讨论合适的制备抗微生物屏障护垫组件10的方法。这种方法如图16所示。当然应该意识到，也可使用其他方法。

1.壳聚糖溶液的准备

用于准备壳聚糖溶液的壳聚糖优选去乙酰化的分数程度大于0.78但小于0.97。最优选的壳聚糖去乙酰化的分数程度大于0.85但小于0.95。在25℃1％(w/w)醋酸(AA)的1％(w/w)溶液中，优选所选加工成基质的壳聚糖，利用轴LVI以30rpm条件下测定的粘度大约是100厘泊至大约2000厘泊。更优选，在25℃1％(w/w)醋酸(AA)的1％(w/w)溶液中壳聚糖，在轴LVI30rpm条件下的粘度，大约是125厘泊至大约1000厘泊。最优选的，在25℃1％(w/w)醋酸(AA)的1％(w/w)溶液中壳聚糖在轴LVI30rpm条件下的粘度，大约是400厘泊至大约800厘泊。

壳聚糖溶液优选是在25℃通过向固体壳聚糖薄片或者粉末中加水制备，固体通过搅动、搅拌或者震荡分散于液体。当壳聚糖分散于液体后，加入酸性成分，通过分散混合以溶解壳聚糖固体。溶解速率取决于溶液温度、壳聚糖的分子量和搅拌程度。优选在封闭罐反应器中利用搅拌叶片或者封闭的旋转容器进行溶解步骤。这确保壳聚糖均匀溶解，使高粘度残余物没有机会粘附在容器壁上。优选壳聚糖溶液百分比(w/w)大于0.5％壳聚糖，小于2.7％壳聚糖。更优选的壳聚糖溶液百分比(w/w)大于1％壳聚糖，小于2.3％壳聚糖。最优选的壳聚糖溶液百分比(w/w)大于1.5％壳聚糖，小于2.1％壳聚糖。优选使用的酸是醋酸。优选的向溶液中加入醋酸使醋酸溶液百分比(w/w)大于0.8％，小于4％。更优选的向溶液中加入醋酸使醋酸溶液百分比(w/w)大于1.5％，小于2.5％。

壳聚糖基质12的结构或者形状产生步骤通常是从溶液开始，在此过程中可采用诸如冷冻(引起相分离)、非溶剂模具挤压(产生细丝)、电纺织(产生细丝)、相转换和非溶剂沉淀(就像通常用于产生透析和过滤膜)或者溶液涂布在成形的海绵状或者纺织产品上。在冷冻情况下，冷冻形成两种或多种不同相(通常水冻成冰，而壳聚糖生物材料分化成分离的固相中)，需要另一步骤除去冷冻的溶液(通常是冰)，从而产生壳聚糖基质12，而且不破坏冷冻结构。这还可以通过冻干和/或冷冻替代步骤实现。通过非织造纺织步骤，细丝可形成非织造海绵样网状物。或者，通过传统的纺织和编织步骤，细丝也可制成黏结起来的织物。其他可用来制造生物材料海绵样产品的方法包括添加的来自固相壳聚糖基质12的致孔剂的溶解或者将来自所述基质的材料的钻孔。

2.水性壳聚糖溶液的脱气

优选的(参见图14，步骤B)，除掉壳聚糖生物材料中的一般大气气体。通常，脱气是从壳聚糖生物材料中除去足够的残余气体，这样在以后的冷冻操作中，气体不会逸出从而不会在患者创伤敷料产物中形成不想要的大空隙或者大的积存气泡。脱气步骤可以通过加热壳聚糖生物材料进行，通常是以溶液形式，然后对其施加真空。例如，在施加大约500mTorr真空大约5分钟之前，通过加热壳聚糖溶液到45℃进行脱气，此时溶液被搅拌。

在一个实施方案中，在初始脱气后，可向溶液中回添一些气体至受控的分压。这些气体包括但不限于氩气、氮气和氦气。这步的优点是含有这些气体分压的溶液在冷冻时形成微缝隙。随着冰缘进展微缝隙通过海绵携带微缝隙。这留下一个明确和受控的通道，利于海绵孔洞连通。

3.冷冻水性壳聚糖溶液

下一步(参见图14，步骤C)，壳聚糖生物材料-如上所述，现在该材料在酸溶液中并被脱气-被用于冷冻步骤。冷冻优选是通过冷却模具中的壳聚糖生物材料溶液，将溶液温度从室温降低到低于冰点的最终温度而进行的。更优选这步冷冻在平板致冷器上进行，通过平板冷却表面使模具中的壳聚糖溶液散失热量来引进热梯度。优选这个平板冷却表面与模具有良好的热接触。优选在与平板冷却表面接触前壳聚糖溶液和模具的温度接近室温。优选在和模具+溶液接触前平板冷却表面的温度不超过-10℃。优选的模具+溶液的热质(thermal mass)低于平板致冷器自身+热交换液体的热质。优选模具由以下材料组成但不限于此：金属元素例如铁、镍、银、铜、铝、铝合金、钛、钛合金、钒、钼、金、铑、钯、铂和/或其组合。模具还可包被薄层惰性金属包衣例如钛、铬、钨、钒、镍、钼、金和铂，以确保不与壳聚糖溶液的酸性组分和壳聚糖盐基质反应。绝热包衣或者元件可与金属模具联用以控制模具的热传递。优选模具表面不与冷冻的壳聚糖溶液结合。模具的内表面优选包被薄层、永久结合的、氟化释放包衣，这些包衣是由聚四氟乙烯(Teflon)、氟化乙烯聚合物(FEP)或其他氟化聚合材料形成的。尽管优选包被的金属模具，薄壁塑料模具可以是盛装溶液的方便的替代品。这些塑料模具包括但不限于利用聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁间二烯-苯乙烯共聚物、聚脂、聚酰胺、聚氨基甲酸酯和聚烯烃通过注塑、压片或者热塑制备的模具。金属模具与局部设置绝热元件组合的优势是提供了改进对热流动的控制和冷冻海绵体内部结构的机会。这种热流动控制的改进源自模具中热传导和绝热元件设置的巨大热导差异。

按这种方式冷冻壳聚糖溶液确保制备出创伤敷料产品的优选结构。

将在下面证明，平板冷冻温度影响最终壳聚糖基质12的结构和机械性能。平板冷冻温度优选不高于大约-10℃，更优选不高于大约-20℃，最优选不高于大约-30℃。在-10℃冷冻时，未压缩的壳聚糖基质12的结构非常开放，在整个开放的海绵结构中都是垂直的。在-25℃冷冻时，未压缩的壳聚糖基质12的结构更闭合，但仍然是垂直的。在-40℃冷冻时，未压缩的壳聚糖基质12的结构是闭合和不垂直的。相反，壳聚糖基质12包含加强的、互相啮合的结构。当使用更低冷冻温度时，观察到壳聚糖基质12的粘附/粘合封闭性能被提高。大约-40℃的冷冻温度形成的壳聚糖基质12的结构具有优异粘附/粘合性能。

在冷冻步骤中，可以在预定的时间段内降温。例如，可通过在大约90分钟到160分钟的时间段内大约-0.4℃/mm到大约-0.8℃/mm之间的恒定降温梯度的平板冷却应用，将壳聚糖生物材料的冷冻温度从室温降低到-45℃。

4.冻干壳聚糖/冰基质

冷冻壳聚糖/冰基质合需地除去冷冻材料的间隙中的水(参见图14，步骤D)。这步除水步骤可以不破坏冷冻壳聚糖生物材料的结构完整而完成。这步还可以不产生液相，液相将破坏最终壳聚糖基质12的结构安排。因此，冷冻壳聚糖生物材料中的冰从固体冷冻相转换为气相(升华)，不形成过渡液相。在比冷冻壳聚糖生物材料还低的温度下，升华的气体在真空凝气腔中以冰的形式被捕获。

优选的除水方式是冷冻干燥，或者冻干。冷冻壳聚糖生物材料的冷冻干燥可以通过进一步冷却冷冻壳聚糖生物材料实现。通常还使用真空。然后，抽真空的冷冻壳聚糖材料可以被逐步加热。

更具体的，冷冻壳聚糖生物材料可进行后续冷冻，优选在大约-15℃，更优选的在大约-25℃，最优选的在大约-45℃，优选的时间段是至少大约1小时，更优选的至少大约2小时，最优选的至少大约3小时。这步以后可以是将冷凝器冷却到低于-45℃，更优选在大约-60℃，最优选在大约-85℃。然后，可应用真空，真空度优选的最多大约100mTorr，更优选最多大约150mTorr，最优选最少大约200mTorr。被抽真空的冷冻壳聚糖材料优选在大约-25℃，更优选在大约-15℃，最优选在大约-10℃加热，加热时间优选至少大约1小时，更优选至少大约5小时，最优选至少大约10小时。

保持真空压力在接近200mTorr，保藏温度在大约20℃，更优选在大约15℃，最优选在大约10℃，进行进一步的冷冻干燥，优选的时间是至少大约36小时，更优选至少大约42小时，最优选至少大约48小时。

5.壳聚糖基质的致密化

在致密化前(密度接近0.03g/cm³)，壳聚糖基质被称为“未压缩的壳聚糖基质”。这种未压缩的基质不能有效止血，因为它在血液中快速溶解，机械性能也很差。壳聚糖生物材料需要压缩(参见图16，步骤E)。通过加热的滚筒以对于压缩亲水基质聚合物表面常规的压缩载荷可用于压缩干的“未压缩的”壳聚糖基质12，降低基质的厚度，增加其密度。压缩步骤，有时称为简化“致密化”，显著的增加了壳聚糖基质12的粘附力、凝聚力和抗降解能力。压缩至阈值密度(接近0.1g/cm³)以上的合适冷冻壳聚糖基质12在37℃的流动血液中不会降解。

压缩温度优选不低于约60℃，更优选不低于约75℃而且不超过约85℃。

致密化后，基质12的密度在基质12的底部(“活性”)表面(即暴露于组织的表面)与基质12的顶面(应用背衬14的表面)是不同的。例如，通常基质12的活性表面测得的平均密度是或者接近最优选的密度值0.2g/cm³，顶面测得的平均密度可能显著偏低，例如0.05g/cm³。此处所述的致密化的基质12所需的密度范围，希望接近于基质12的活性面，该活性面暴露于血液、体液或者湿气第一次出现的位置。

致密化的壳聚糖生物材料然后优选进行预修整，通过在烘箱里加热壳聚糖基质12优选至大约75℃，更优选至大约80℃，最优选至大约85℃(图14，步骤F)。通常进行预修整的时间至大约0.25小时，优选至大约0.35小时，更优选至大约0.45小时，最优选至大约0.50小时。这步预修整进一步显著改进了抗分解能力，只损失了20-30％的粘附性能。

6.固定背衬到致密化的壳聚糖基质

背衬14被固定到壳聚糖基质12形成抗微生物屏障护垫组件10(参见图14，步骤G)。背衬14可与壳聚糖基质12的顶层通过直接吸附进行粘附或者结合。或者也可使用诸如3M 9942丙烯酸酯皮肤粘性剂的粘性剂，或者纤维蛋白胶，或者氰基丙烯酸酯胶。

7.放置入药袋

抗微生物屏障护垫组件10然后可包装于药袋16(参见图14，步骤H)，该药袋合需地用惰性气体例如氩气或者氮气净化、抽真空和热封。药袋16的作用是在较长时间段内(至少24个月)保持内部物质无菌，并且在相同时间段内提供针对湿气和大气渗入的良好屏障。

8.灭菌

装袋后，加工的抗微生物屏障护垫组件10合需地进行灭菌步骤(参见图14，步骤I)。可以采用很多方法对抗微生物屏障护垫组件10进行灭菌。例如，优选的方法是照射，例如伽马照射，这可以进一步增强创伤敷料的抗血液分解、拉伸性质力和粘附性能。照射可以在至少大约5kGy，更优选至少大约10kGy，最优选至少大约15kGy的水平进行。

D.改变亲水聚合物结构的顺应性

在使用前，抗微生物屏障护垫组件10从其药袋16中取出(参见图4至6)。由于其低含水量，在从药袋16取出后，抗微生物屏障护垫组件10相对是不柔韧的，可能不能很好的吻合靶创伤部位的弯曲和不规则的表面。在放置于靶向创伤部位前弯曲和/或定形护垫组件10已经被描述和推荐。在意图控制剧烈出血时，定形护垫组件10的能力是非常重要的，因为将护垫组件10立刻贴附到受损血管对控制严重出血是必要的。通常，这些出血血管在不规则形状创伤的深处。

在亲水聚合物海绵结构中，护垫组件10只是其中一个例子，在结构被改变以吻合创伤的形状和获得海绵结构与损伤的不规则表面贴附时，结构的挠性和顺应性越强，其抗撕裂和折断的能力越强。抗撕裂和折断的能力是有益的，因为其具有创伤密封和止血效果。顺应性和挠性提供了一个将亲水聚合物海绵结构(例如护垫组件10)用于深的或者缝隙样创伤而不会造成断裂或者护垫组件10的显著分解的能力。

通过在壳聚糖溶液中使用一些增塑剂改善挠性和顺应性可能是有问题的，因为一些增塑剂可能会改变护垫组件10的其他结构特性。例如，壳聚糖谷氨酸盐和壳聚糖乳酸盐比壳聚糖醋酸盐更柔韧。但是，谷氨酸和乳酸壳聚糖酸式盐在血液存在下快速分解，而壳聚糖醋酸盐不是这样。因此，改善的顺应性和挠性被降低的抗分解强度和长效性所抵消。

在制备后通过机械处理任意亲水聚合物海绵结构可改善挠性和顺应性，而且不损失抗分解强度和长效性。现在将描述制备后实现这种机械处理的几种方法。尽管方法学描述是针对壳聚糖基质12，应该了解所述方法学可广泛用于任意形式的亲水聚合物海绵结构，其中壳聚糖基质12只是一个例子。

1.亲水聚合物海绵结构的受控的微裂缝

通过系统的机械预修整干燥护垫组件10可以获得诸如壳聚糖基质12的亲水聚合物海绵结构的亚结构的受控的微裂缝。这种形式的护垫组件10的受控的机械预修整可以得到改善的挠性和顺应性，而不会在使用时引起护垫组件10的总体失效。

如图15所示，预修整合需地是护垫组件10密封在其药袋16的情况下进行。如图15所示，保持护垫组件10(即壳聚糖基质12)的活性面向上，可对整个表面进行手动反复指压48至1至1.5mm深度。在局部施压后，图16A所示，活性面仍然向上的方形护垫组件10的一面，可粘附到7.5cm直径×12cm长的圆筒50的表面。圆筒50然后滚动到护垫组件10，在护垫组件10中产生7.5cm直径的凹面。取出圆筒20，护垫组件10旋转90°(参见图16B)以确保在护垫组件10中形成另一个7.5cm直径的凹面。在这步处理后，护垫组件10可翻转(即现在背衬14向上)(参见图17A和17B)以保证90°位移、7.5cm直径的凹面形成在护垫组件10的背衬14上。应该明白，此处描述的护垫组件10的处理是在其包装和密封入最终运输包装前的加工过程中机械完成的。

上述机械预修整不限于通过指探和/或圆筒滚压的预修整。预修整还包括可以造成任意亲水聚合物海绵结构内部机械改变的任意技术，所述改变导致增强的海绵弯曲模量，而且不会导致海绵止血效果的显著损失。这种预修整包括任意亲水海绵结构的机械处理，包括但不限于，通过弯曲、扭动、旋转、振动、探通、压缩、扩展、摇动和揉搓方式的机械处理。

2.亲水聚合物海绵结构的受控的大型纹理

指定亲水聚合物海绵结构中的受控的大型纹理(通过形成深层浮雕模式)可以得到改善的挠性和顺应性，而不会在使用时引起护垫组件10的大量失效。对壳聚糖基质12来说，可以在壳聚糖基质12的活性表面，或者背衬14，或者两面都形成深层浮雕模式。

如图18A和18B所示，深层(0.25-0.50cm)浮雕表面模式52(大型纹理表面)可以通过80℃海绵热压在护垫组件10中制备。可利用阳性浮雕挤压滚筒54进行海绵热压，所述滚筒包括控热组件56。可使用的浮雕模式25的类型的不同代表性实例显示在图24A至24D。浮雕模式阴性产生自结合于加热滚筒54的阳性附图。

模式52的目的是通过降低对浮雕52正交的弯曲抗性，增强干燥护垫组件的顺应性，因此浮雕模式的作用像一个局部铰链，沿其长度方向增强弯曲性能。

优选的这种浮雕52应用于护垫组件10的背衬14，而不是壳聚糖基质12中，基质12的功能是通过密封创伤和促进局部凝血形成来止血。在壳聚糖基质12底部的大型纹理深层浮雕模式52会通过提供血液逸出基质12的通道而丧失密封功能。

为减少这种可能性，如图24E和24F所示的替代浮雕模式52类型被用于底部浮雕，这不太可能会造成密封功能的丧失。因此浮雕52可能被用于基质的底部，但与其用于背衬14或者基质顶部相比，这仍不是优选的。通过海绵压缩期间将两种阳性浮雕表面粘附到滚筒的顶部和底部，也可以将浮雕模式同时应用到护垫组件10的顶部和底面。但是更优选的是通过在壳聚糖基质12的顶面使用一种阳性浮雕来制备深层浮雕。

实施例2

在测试护垫组件(每个10cm×10cm×0.55cm，和粘附背衬14-3M1774T聚乙烯泡沫医疗带，0.056cm厚)上进行机械弯曲检测。一种护垫组件10(护垫1)包含主要是垂直片层结构的壳聚糖基质12(即在上述相对较高的冷冻温度制备)。另一种护垫组件10(护垫2)包含主要是水平、互相啮合片层结构的壳聚糖基质12(即在上述相对较低的冷冻温度制备)。

护垫1和2均被切成两半。每个压缩的壳聚糖护垫1和2的两个半份(5cm×10cm×0.55cm)在80℃局部被压缩以在背衬14产生图19A所示形式的浮雕模式。护垫1和2的另一半留存不做处理以作为对照。

用手术刀从护垫组件10的每个半份切下三个待测片(10cm×1.27cm×0.55cm)。这些待测片用于三点弯曲检测。待测片在顶面具有0.25cm深和0.25cm宽的浮雕压痕。每个压痕之间间隔1.27cm。在模式数5844、50N测压元件的Instron单轴机械检测仪上进行三点弯曲检测，以测定跨距5.8cm和梁速0.235cm/s的0.55cm厚待测片的弯曲模量。弯曲载荷对两个护垫1和2(处理的和未处理的)的中点弯曲替换进行绘图，分别显示在图20A和20B中。处理的相对未处理的护垫1和2(处理的和未处理的)的待测片的弯曲模量分别显示在表9A和9B中。

弯曲检测证明具有任意类型干燥护垫组件10的受控大型纹理的柔挠性显著改善。

表9A：护垫类型1(垂直片层)的机械检测的概述

	在最大弯曲压力的弯曲载荷(N)	模量(自动)(MPa)	模量(Young’s-指针)(MPa)
				1	0.5	2.7	2.7
2	0.5	2.3	2.3
				3	0.6	3.1	3.1
4	1.2	8.3	8.2
				5	1.1	9.5	9.5
6	1.1	8.5	8.5

样本标记1	右侧边缘-铰链w/弯曲
		样本标记2	右侧边缘内-铰链w/弯曲
样本标记3	中部-铰链w/弯曲
		样本标记4	中部-对照
样本标记5	左侧边缘内-对照
		样本标记6	左侧边缘-对照

表9B：护垫类型2(水平片层)的机械检测的概述

	在最大弯曲压力的弯曲载荷(N)	模量(自动)(MPa)	模量(Young’s-指针)(MPa)
				1	0.4	2.1	2.0
2	0.5	2.7	2.7
				3	0.5	3.0	3.0
4	0.9	6.1	6.1
				5	0.9	5.6	5.7
6	0.8	6.3	6.3

样本标记1	右侧边缘-铰链
		样本标记2	右侧边缘内-铰链
样本标记3	中部-铰链
		样本标记4	中部-对照
样本标记5	左侧边缘内-对照
		样本标记6	左侧边缘-对照

3.亲水聚合物海绵结构中垂直通道的受控形成

血液受控的引入或通过给定的亲水聚合物海绵结构的主体，其中壳聚糖基质12只是个实例，有助于改善初始结构顺应性和抗结构分解的长效性。给定的亲水聚合物海绵结构中垂直通道的受控形成可以获得改善的挠性和顺应性，而不会在使用时引起大量失效。

血液受控的引入或通过给定的亲水聚合物海绵结构主体有助于改善结构的初始顺应性和抗结构分解的长效性。可以通过在结构中引入垂直通道来改善的血液在亲水聚合物海绵结构中的吸收。可控制通道横切面积、通道深度和通道数密度来确保合适的血液吸收率和在亲水聚合物海绵结构中的血液吸收分布。对壳聚糖基质12来说，通常壳聚糖基质12质量增加200％伴随血液吸收从5g至15g，造成弯曲模量降低约72％，从7MPa到2MPa。而且，血液受控的引入壳聚糖基质12会导致更具粘性的基质。

亲水聚合物基质强度的提高是血液组分例如血小板和红细胞与相同基质反应的结果。在海绵结构中引入血液并允许海绵结构和血液组分反应产生血液和亲水聚合物海绵结构“混合物”后，通过引入盐溶液，所得海绵结构在体液中抗分解，并且不易降解，尤其在壳聚糖酸性盐基质的情况下。通常，在血液和亲水聚合物海绵结构反应前，尤其是在壳聚糖酸性盐基质的情况下，引入盐导致亲水聚合物海绵结构的快速溶胀、凝胶化和分解。

在给定亲水聚合物海绵结构例如壳聚糖基质12引入过量血液会导致液化崩解。因此，应该控制平均通道横切面积、平均通道深度和通道数密度以确保血液吸收率不会破坏亲水聚合物海绵结构的结构。

在海绵结构制备的冷冻步骤过程中获得亲水聚合物海绵结构中的垂直通道的可控分布，或者其可以在压缩(致密化)步骤过程中通过海绵结构穿孔机械获得。

在底部具核冷冻步骤过程中，通过对含有残余气体的相同溶液过饱和将垂直通道引入冷冻溶液。当溶液开始冷冻时，相同的气体在模具中的溶液底部具核产生气泡。在冷冻过程中气体上升穿过溶液留下垂直通道。冻干期间通道周围的冰升华保持了所得海绵基质中的通道。

或者，可以在冷冻过程中在模具底部放置垂直杆元件来形成通道。优选的模具形成自但不限于金属元素例如铁、镍、银、铜、铝、铝合金、钛、钛合金、钒、钼、金、铑、钯、铂和/或其组合。金属杆元件优选的形成自但不限于金属元素例如铁、镍、银、铜、铝、铝合金、钛、钛合金、钒、钼、金、钯、铑或铂和/或其组合。模具还可包被薄层惰性金属包衣例如钛、铬、钨、钒、镍、钼、金和铂，以确保与壳聚糖溶液的酸性组分和壳聚糖盐基质没有反应。绝热包衣或者元件可与金属模具和垂直杆元件联用以控制模具和垂直杆元件的热传递。尽管金属模具和垂直金属杆元件是优选的，塑料模具和垂直塑料模具杆元件可以是产生通道的方便的替代品。金属模具和其金属杆元件与局部设置绝热元件组合的优势是提供了改进热流动的控制和冷冻海绵结构内的结构的机会。这种热流动控制的改进源自模具中热传导和绝热元件设置的巨大热导差异，以及在亲水聚合物海绵结构主体中顺着杆元件产生局部热梯度的能力。

在海绵结构冻干后，在压缩(致密化)过程中可引入垂直通道。例如，如图21A和21B所示，压缩定位器58装有用于在海绵结构底部放置短(2.5mm深)、等间距穿孔62的针垫几何模式装置60。

穿孔62的目的是允许血液以缓慢受控的速率局部浸润入或者穿过亲水聚合物海绵结构的底部。这步浸润的目的是通过血液塑化干燥海绵，使基质内产生更快的弯曲变化。第二，其目的是使基质内的血液分布和混合更均匀，以稳定基质能够抵抗以后体腔中存在的分解试剂。在缺少穿孔底面的情况下，可见在1、6、16和31分钟后血液只是表层渗透进海绵结构(＜1.5mm深)，而在穿孔存在的情况下，血液在31分钟后渗透进1.8至2.3mm深。与没有穿孔的基质比较，穿孔基质的弯曲模量减少更快。

II.组织敷料片状组件

A.概述

图22显示组织敷料片状组件64。像前述和图1所示的抗微生物屏障护垫组件10一样，使用时组织敷料片状组件64在血液或者体液或者湿气存在的情况下能够粘附到组织。组织敷料片状组件64因此也可用于止血、密封和/或稳定组织损伤或者创伤或者介入部位以阻止出血或者其他形式的体液损失。关于抗微生物屏障护垫组件10，组织敷料片状组件64可处理的组织部位包括，例如，动脉和/或静脉出血，或者裂伤，或者通道/入口伤，或者组织刺伤，或者导管介入部位，或者烧伤，或者缝合伤。组织敷料片状组件64也能够在组织处理部位或者周围形成抗细菌和/或抗微生物和/或抗病毒的保护屏障。

图22显示组织敷料片状组件64使用前的情况。如图23清楚显示，组织敷料片状组件64包括编织或者非编织网状材料的片层66，被组织敷料基质68的层包裹。组织敷料基质68浸润片层66。组织敷料基质68合需地包括壳聚糖基质12，如联系抗微生物屏障护垫组件10所描述。但是，也可使用其他亲水聚合物海绵结构。

组织敷料片状组件64的尺寸、形状和构型可根据其用途而改变。组织敷料片状组件64可以是直线形、延展形、方形、圆形、椭圆形及上述的复合或者其混合联用。

在出血领域组织敷料片状组件64快速获得亲水聚合物海绵结构的顺应性。组织敷料片状组件64优选是薄的(与护垫组件10相比)，其厚度在0.5mm至1.5mm之间。片状组件64的薄层加固结构的优选形式包括壳聚糖基质12或海绵，通常壳聚糖基质密度在0.10至0.20g/cm³之间，被诸如棉纱的可吸收绷带网加固，获得的绷带厚度是1.5mm或更薄。

片状组件64可制备成紧密的片状形式(例如10cm×10cm×0.1cm)以包装成多片层叠形式70(如图24A所示)或者延长的片状形式(例如10cm×150cm×0.1cm)以包装成紧密的卷片形式72(如图24B所示)。片层66对组件64整体提供了强化，而且还提供显著特异的亲水聚合物海绵结构表面区域用于血液吸收。编织或者非编织片层66的存在也加固了整体的亲水聚合物海绵结构。

片层66可以包括编织或者非编织的网状材料，例如纤维素衍生材料例如纱布棉网。优选的加固材料的例子包括吸收性的低模量网状物和/或多孔膜和/或多孔海绵和/或合成及天然存在的聚合物物的织物。合成的生物降解材料可以包括但不限于，聚(羟乙酸)、聚(乳酸)、聚(e-羟基乙酸内酯)、聚(β-羟基丁酸)、聚(β-羟基戊酸)、聚二氧六环酮(polydioxanone)、聚(环氧乙烷)、聚(苹果酸)、聚(丙醇二酸)、聚磷嗪、聚羟基丁酸酯的共聚物，和用于合成上述聚合物物的单体的共聚物及其组合。天然存在的聚合物物包括但不限于纤维素、甲壳质、藻胶、淀粉、葡聚糖、胶原和白蛋白。非降解的合成加固材料可以包括但不限于聚乙烯、聚乙烯共聚物、聚丙烯、聚丙烯共聚物、茂金属聚合物、聚氨基甲酸酯、聚氯乙烯聚合物、聚酯和聚酰胺。

B.组织敷料片状组件的应用

薄层片状组件64具有非常良好的顺应性，允许亲水聚合物海绵结构(例如壳聚糖基质12)与损伤部位立即良好粘附。片层的加固使得整个组件在大出血领域也能抗分解。片状组件64适应在创伤部位亲水聚合物海绵结构(例如壳聚糖基质12)的层叠，挤压，和/或卷曲-即“填充”(如图25所示)-，利用压力进一步加固整体结构以阻止动脉和静脉大出血。如图32所示，通过填充片层结构自己，血液与绷网中填充的亲水聚合物物(例如壳聚糖)的作用对创伤特别深或者明显不易接近情况下的应用是有利的。片状组件64填充入出血伤口及其自身压缩提供了一个高粘性、不溶解和高顺应性的绷带形式。

C.组织敷料片状组件的制备

用密度接近0.15g/cm³的壳聚糖基质12，可以通过在11cm×11cm×2cm深的铝制模具中加入百分之二(2％)壳聚糖醋酸溶液(参见图26，步骤A)到0.38cm深来制备组织敷料片状组件64(10cm×10cm×0.15cm)，。

如图26(步骤B)所示，片层66-包括例如吸收性的纱布网10cm×10cm的层-可放置于模具中溶液的顶部，允许浸透壳聚糖。壳聚糖浸润片层66。

如图26(步骤C)所示，可在浸润的纱布片层66的顶部再灌注0.38cm厚壳聚糖。

如图26(步骤D)所示，模具可以在-30℃放置于例如Virtis Genesis25XL冷冻干燥器的架上。溶液被冷冻，此后冰被冻干升华。

如图26(步骤E)所示，获得的纱布加固片状组件64在80℃被压在压盘间至厚度0.155cm。被压的片状组件然后在80℃烘干30分钟(图26，步骤F)。获得的片状组件可按前述方法灭菌。一个或多个片状组件可以包装在热封的箔袋74或类似物中(参见图27)，以片状形式或者卷状形式用于最终灭菌和储存。

实施例3

组织敷料片状组件的弯曲特性

对组织敷料片状组件64进行弯曲的三点弯曲检测。在模式数5844、50N测压元件的Instron单轴机械检测仪上进行三点弯曲检测，以测定跨距5.8cm和梁速0.235cm/s的待测片的弯曲模量。结果显示在图28中。图28证明待测的1.5mm厚组织敷料片状组件比5.5mm厚组织敷料片状组件的顺应性更高。

实施例4

组织敷料片状组件的粘附特性

在组织敷料片状组件64制备出的96小时内对其进行切割得到待测片(5cm×5cm×0.15cm)。在检测前片状组件64不进行伽马照射灭菌。待测片在含柠檬酸盐的牛全血中浸润10秒，立即用于SAWS检测。在检测过程中，三个待测片叠加在一起，代表接近0.15g/cm³的复合壳聚糖密度。这次检测的结果显示在图29中。

如图29A所示，在较长时间内(即大约400秒)三层组织敷料片状组件64保持大约80mmHg的生理血压。这表明密封和凝结的存在。

根据关于护垫组件的经验，组织敷料片状组件64在进行伽马照射后有望获得更好的粘附/粘合性能。图29B证明：在伽马照射后，三层组织敷料片状组件64与0.55cm厚壳聚糖组织护垫10的性能非常相似。

III.亲水聚合物结构的其他适应症和构型

上述公开集中在抗微生物屏障护垫组件10和组织敷料片状组件64主要用于创伤部位阻止血液和/或体液损失的用途。还提及其他适应症，现在将更详细的描述其中一些及其他适应症。

当然，现在应该明白显著的技术特征，即压缩的亲水聚合物海绵结构，其中壳聚糖基质只是一个实例，可被加入到不同形状、尺寸和构型的敷料结构中用于多种不同的适应症。如下面将要显示，给定压缩的亲水聚合物海绵结构(即，壳聚糖基质12)可采用的形状、尺寸和构型不限于所描述的护垫组件10和片状组件64，可以根据特殊适应症的需要来改变。下面介绍几个代表性的实施例，这不是用于包括所有的限定。

B.抗微生物屏障

在一些适应症中，治疗的重点是防止细菌和/或微生物侵入已经受损的组织区域，受损是损伤或者产生内部组织区域入口的需要造成的。后一种情况的实例包括，例如用于腹膜透析的留置导管的安置，或者用于连接外部导尿袋或者结肠造瘘袋，或者非肠道营养输入，或者连接测样或者监控装置；或者在例如气管切开术、或者腹腔镜检查或者内镜程序、或者血管中插入导管装置过程中为进入身体内部区域产生的切口之后。

图40和41显示了抗微生物垫圈组件82的代表性实施例。设计抗微生物垫圈组件82的尺寸和构型用于安置在介入部位，尤其是留置导管88存在的介入部位。抗微生物垫圈组件82包括组织粘附载体组分84，抗微生物组分与其结合。抗微生物组分合需地包括已经致密化的上述类型的壳聚糖基质12。而且，其他类型的壳聚糖结构，或者其他亲水聚合物海绵结构，或者组织敷料基质通常也可使用。

载体组分84合需地包括粘附表面86，以便与介入部位上的抗微生物组分(合需地是壳聚糖基质12)结合。在图30和31中，抗微生物组分12和载体84包括通孔90，以便留置导管88通过。在这个设置中，通孔90的内径与留置导管88的外径吻合，提供一个紧密、密封的连接。应该明白，在只有切口或者介入部位而没有留置导管的情况下，抗微生物组分将不包括通孔。

在另一个设置中(参见图32)，上述与介入部位的尺寸和构型成比例的抗微生物屏障护垫组件10包括抗微生物垫圈组件82。在这种构型中，护垫组件10可包含一个适合留置导管通过的通孔90，如果存在留置导管的话。

在另一种设置中(参见图33)，上述与介入部位的尺寸和构型成比例的组织敷料片状组件64包括抗微生物垫圈组件82。在这种构型中，片状组件64可包含一个适合留置导管通过的通孔90，如果存在留置导管的话。

实施例5

抗微生物特征

致密化的壳聚糖醋酸基质和可加入到致密化的壳聚糖醋酸基质的不同形式的敷料具有抗微生物效果，如表11概述的体外测试所证明。

表11：

致密化的壳聚糖醋酸基质USP 27<51>检测的结果

致密化壳聚糖基质12的优良粘附和机械性能使其特别适合在肢体(表皮用途)和体内的抗微生物应用。这种应用包括在导管介入/导出点，在取样和输送应用的生物医疗装置的进入/导出点，以及当病人休克不能接受最终手术辅助治疗时在严重受伤部位短期到中期(0-120小时)的感染和出血控制。

实施例6

局部抗微生物效果的体内检测

进一步进行致密化的壳聚糖醋酸基质12的体内检测，并与相似的敷料和治疗尤其是藻酸盐敷料和磺胺嘧啶银比较。用大约6周龄、体重大约20-25g的雄性BALB/c小鼠进行检测。少部分小鼠脱毛，注射9∶1比例的盐酸氯胺酮和甲苯噻嗪(100mg/kg)进行麻醉。在肉膜上切出所需尺寸的足厚切割伤，但不要穿透。

用稳定转导了完整细菌lux操纵子从而可以进行体内生物发光成像的革兰氏阴性种铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)[strain19660]和奇异变形菌(Proteus mirabilis)[strain 51393]感染小鼠。菌株用于细菌培养，1ml培养物用于30-40ml无菌脑心浸液(BHI)培养基中。细菌在37℃孵箱振荡2小时生长至对数生长期。对比BHI培养基检测细菌悬液的O.D.值，相应制备所需细菌悬浮物。

使用Hamatsu CCD摄像机从小鼠的创伤感染点检测发光，进行生物发光成像。

切割伤口处(5×5cm)接种50×10⁶细胞。为了能够检测穿过敷料护垫组件10的发光，从敷料底面(5.5mm厚)切掉对照厚度(1.6-2.4mm)的致密化壳聚糖基质12结构以用于研究。用于研究的壳聚糖基质12待测片尺寸是10mm×10mm×2.1mm。在研究中使用3个对照：磺胺嘧啶银作为阳性对照；藻酸盐海绵(10mm×10mm×2.0mm)作为阴性对照；另一个阴性对照是未处理。所有的处理都是在伤口接种细菌后15至30分钟内进行的。

在使用前致密化壳聚糖基质12海绵待测片首先用醋酸钠缓冲液(pH 4)湿润。它们是有粘性的，与伤口吻合的非常好。在使用前藻酸盐对照用PBS溶液湿润。它也能与伤口很好的粘附。用带手套的手指将磺胺嘧啶银乳剂(50mg)涂布到感染的伤口上。观察动物存活情况15天，在此期间在规律的时间间隔内(8-16小时)观察生物发光和动物活性。在致密化壳聚糖基质12组(N＝5)，所有动物存活，显示显著的存活优势，相对藻酸盐(P＜0.01)，相对未处理(P＜0.005)，以及相对磺胺嘧啶银(P＜0.005)(参见图38)。而且致密化壳聚糖基质12是研究期间显示生物发光显著减弱的唯一材料，这表明这种敷料的显著的杀菌活性(参见图34和35)。藻酸盐组(N＝6)没有动物存活超过5天，生物发光结果显示该组的细菌增殖(参见图35和36)。

数据表明在发生系统性入侵前致密化壳聚糖基质12快速杀死伤口处细菌，优于短期内能够促进细菌生长的藻酸盐敷料和磺胺嘧啶银。如图37所示，与致密化壳聚糖基质12接触时，细菌存活分数迅速降低。在处理2小时内，几乎所有的细菌都被壳聚糖基质12破坏。

壳聚糖基质12与伤口区域粘附良好，而且具有快速抗微生物作用。抗微生物和止血能力的组合提供了比现有技术更优越的创伤敷料，在早期急救治疗例如在战斗、战场或者伤员拣别分类情况下具有优势。

IV.结论

已经证明像壳聚糖基质12的亲水聚合物海绵结构可以容易地适于与不同尺寸和构型的敷料或者平台联用-护垫形式，片状形式，组合形式，层状形式，顺应性形式-，这样的话医疗和/或手术领域的普通技术人员可以采用像壳聚糖基质12的任意亲水聚合物海绵结构用于体表、体内或者遍及身体的各种适应症。

因此，很清楚本发明的上述实施方案只是描述其原则，而不是用于限制。相反发明的范围由下述权利要求的范围确定，包括其等同物。

Claims (17)

1.一种抗微生物屏障，包括：包含壳聚糖生物材料的结构。

2.根据权利要求1所述的抗微生物屏障，其中所述结构还包括聚合物海绵结构。

3.根据权利要求2所述的抗微生物屏障，其中所述聚合物海绵结构是亲水材料。

4.根据权利要求3所述的抗微生物屏障，其中所述聚合物海绵结构还包括至少下面一种：(i)使用前通过机械操作在大部分结构中产生的微裂缝，或者(ii)使用前形成于大部分结构上的表面浮雕模式，或者(iii)使用前形成于大部分结构中的流体进入通道模式。

5.根据权利要求4所述的抗微生物屏障，其中微裂缝因弯曲、扭动、旋转、振动、探通、压缩、扩展、摇动和揉搓中的至少一种而产生。

6.根据权利要求4所述的抗微生物屏障，其中表面浮雕模式源自热压。

7.根据权利要求4所述的抗微生物屏障，其中结构包括底面和顶面，并且其中表面浮雕模式在顶面而不是底面形成。

8.根据权利要求4所述的组织敷料，其中流体进入通道模式包括通孔。

9.根据权利要求1所述的抗微生物屏障，其中结构包括底面和顶面，并且其中背衬表面位于顶面。

10.一种制备权利要求1定义的抗微生物屏障的方法。

11.一种利用权利要求1定义的抗微生物屏障进行下列至少一种的方法：(i)组织损伤、组织创伤或者组织介入部位的止血、封闭或者稳定；或者(ii)形成抗微生物屏障；或者(iii)形成抗病毒贴片；或者(iv)干预出血疾病；或者(v)释放治疗试剂；或者(vi)治疗粘膜表面；或者(vii)其组合。

12.一种抗微生物屏障，包括：包含壳聚糖生物材料的结构，所述结构已经通过压缩被致密化。

13.根据权利要求12所述的抗微生物屏障，其中所述结构被压缩至密度在0.6至0.1g/cm³之间。

14.一种制备权利要求12定义的抗微生物屏障的方法。

15.一种利用权利要求12定义的抗微生物屏障进行下列至少一种的方法：(i)组织损伤、组织创伤或者组织介入部位的止血、封闭或者稳定；或者(ii)形成抗微生物屏障；或者(iii)形成抗病毒贴片；或者(iv)干预出血疾病；或者(v)释放治疗试剂；或者(vi)治疗粘膜表面；或者(vii)其组合。

16.一种减少细菌数目的方法，所述方法包括：暴露菌群于壳聚糖生物材料。

17.一种减少细菌数目至非侵入水平的方法，所述方法包括：暴露菌群于壳聚糖生物材料，持续时间少于2小时。

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