CN104018234A - 一种能够快速止血的复合纳米纤维膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种能够快速止血的复合纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：第一步：制备介孔硅纳米颗粒，并将其均匀分散到乙醇中；第二步：将聚乙烯吡咯烷酮溶解在第一步所得的溶液中，制得静电纺丝液；第三步：将第二步所得的静电纺丝液置于注射器中，进行静电纺丝，得到复合纳米纤维膜。本发明制备的复合纳米纤维膜有极强的亲水性和较高的孔隙率，动物体内实验表明其具有很强的止血功能。

Description

一种能够快速止血的复合纳米纤维膜的制备方法

技术领域

本发明属于快速止血材料的制备领域，特别涉及一种利用静电纺丝技术制备快速止血的复合纳米纤维膜的方法。

背景技术

近年来，在一些重大灾难和突发性的事故中，失血过多已近成为引起伤员死亡的第一要因。所以，如何能够快速止血，也是外科急救中所面临的最重要的难题之一。一般来说，在急救过程中，如果有明显的血管出血，而且又在手术允许范围内，一般都会用电刀灼烧或者用止血钳直接将血管封闭。而对于那些弥漫性出血，所采取得措施主要是用止血材料按压止血。

目前，止血材料的已经有很多种，第一类主要是以传统的棉或纱为主的止血材料，棉和纱都是聚糖，表面有很多羟基，亲水性好；同时，由于棉和纱都是纤维材料，所以比表面积相对其他聚糖类材料也大，这样有利于血小板吸附，也能促进凝血酶原的活化。另外，棉和纱都是很便宜的工业品，方便灭菌，所以到目前为止仍是止血的主力军。第二类是以各种无机材料为本体的粉末止血材料，多孔沸石和一些含钙的无机盐颗粒等，这些材料主要利用其颗粒小，比表面积大等特点，在凝血过程中加速酶促级联反应，从而达到快速止血的目的。第三类主要是各种无机和有机的纳米颗粒，如介孔硅，磷酸钙，壳聚糖等，这些材料的止血原理和第二类大同小异，主要区别在于其粒子更小，更容易渗透到伤口深处，而且由于其表面吸附能力极强，具有极强的止血性能，所以这是现在止血材料发展的一个重要方向。总之，一个好的止血材料应具有以下特点：亲水性好，比表面积大，无毒，无免疫排斥性，不增加感染概率，不影响组织愈合，价格便宜等。

国内外有不少关于无机和有机纳米材料用于止血的研究。特别地，介孔硅由于本身具有多孔结构、高比面积和大的空隙等特性，被广泛运用到止血材料的制备中。如专利CN1970090A制备了纳米介孔硅基干凝胶用于不同医用场合的止血，材料不仅能够快速止血，而且吸水后形成凝胶网络，加速创伤组织的愈合。如专利CN102423503A制备的二氧化硅止血材料吸附了大量的钙离子，在以前的发明中做了一些相应的改进，增强了止血效果。由于介孔硅被证明具有优良的止血性能，设想将介孔硅和亲水性的有机材料结合起来，其止血性能会得到大大提高。如专利CN102772820A利用冷冻干燥技术制备的烷基改性壳聚糖/介孔二氧化硅复合快速止血粉，即结合了亲水性壳聚糖、介孔硅各自的优点，实现了快速止血。但是，上面的这些纳米粉剂在试剂使用过程中主要靠泼撒等方式进行，在处理伤口中使用多有不便，因为没有特殊的负载载体，所以涂抹也不均匀，这样既造成了材料的浪费，又可能使伤口二次出血，增加医疗风险。

通过静电纺丝技术制备有机/无机纳米纤维膜的研究有很多，无机纳米材料在这种技术下实现了无机和有机纳米材料相互杂化的过程，制备出来的复合材料往往体现出两种材料单独存在时所不具有的功能，如通过静电纺技术制备的负载阿霉素的聚乳酸/介孔硅复合纳米纳米纤维膜(Journal of Materials Chemistry B2013；1：4601-4611)，是将介孔硅的载药缓释和聚乳酸的纳米纤维防黏连功能结合到一起，用于癌症术后治疗，取得了令人满意的效果。本发明以生物相容性极好的亲水材料聚乙烯吡咯烷酮作为本体材料，将介孔硅通过静电纺丝的方式杂化到纳米纤维中，制备好的复合纳米材料在动物体内出血点可以迅速吸附大量的血液，并在介孔硅的作用下加速血液凝固，表现出优异的止血性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用静电纺丝技术制备能够快速止血的聚乙烯吡咯烷酮/介孔硅复合纳米纤维膜的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种能够快速止血的复合纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：

第一步：将介孔硅纳米颗粒均匀分散到乙醇中；

第二步：将聚乙烯吡咯烷酮溶解在第一步所得的溶液中，制得静电纺丝液；

第三步：将第二步所得的静电纺丝液置于注射器中，进行静电纺丝，得到复合纳米纤维膜。

优选地，所述的静电纺丝液中，介孔硅纳米颗粒与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为10-40∶100。

优选地，所述的静电纺丝液中，聚乙烯吡咯烷酮的浓度为5-20wt％。

优选地，所述的静电纺丝条件为电压为9-18kV，接收距离为10-20cm，推进速率为1-5mL/h。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明制备的复合纳米纤维膜有极强的亲水性和较高的孔隙率，动物体内实验表明其具有很强的止血功能。

(2)这种复合纳米纤维材料使用成本低，制造工艺简单，易于大规模生产，具有良好的应用和商业前景。

(3)本发明涉及一种快速止血的复合纳米纤维膜的制备方法，包括：将制备的介孔硅经超声、搅拌均匀地分散在乙醇中；将聚乙烯吡咯烷酮溶解在上述溶液中，得到静电纺丝液；结合静电纺丝技术制备复合纳米纤维膜。本发明制备的复合纳米纤维膜有极强的亲水性和较高的孔隙率，动物体内实验表明其具有很强的止血功能。另外，这种复合纳米纤维材料使用成本低，制造工艺简单，易于大规模生产，具有良好的应用和商业前景。

附图说明

图1为纳米纤维膜的扫描电镜(SEM)形貌照片和透射电镜(TEM)照片，A和C为对比例1中聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜的SEM和TEM图，B和D为实施例1中的聚乙烯吡咯烷酮/介孔硅复合纳米纤维膜的SEM和TEM图；

图2为纳米纤维膜的亲疏水性测试，A为对比例1中的聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜，B为实施例1中的聚乙烯吡咯烷酮/介孔硅复合纳米纤维膜。

图3为纳米纤维膜的热重分析，A为实施例1中的介孔硅，C为对比例1中的聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜，B为实施例1中的聚乙烯吡咯烷酮/介孔硅复合纳米纤维膜。

图4为实施例1体内肝脏止血实验拍摄的照片，A为肝脏出血，B为纳米纤维膜覆盖伤口，C为伤口处止血。

图5实施例2复合纳米纤维膜的SEM照片和TEM照片，A为聚乙烯吡咯烷酮/介孔硅复合纳米纤维膜的SEM照片，B为聚乙烯吡咯烷酮/介孔硅复合纳米纤维膜的TEM照片。

图6为实施例2复合纳米纤维膜的红外光谱(FTIR)谱图，A为对比例1中的聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜的FTIR谱图，B为实施例2中的介孔硅纳米颗粒的FTIR谱图，C为实施例2中的复合纳米纤维膜的FTIR谱图。

图7为实施例2皮肤止血实验拍摄的照片，A为肝脏出血，B为纳米纤维膜覆盖伤口，C为伤口处止血。，

图8为实施例3复合纳米纤维膜的SEM照片和TEM照片，A为聚乙烯吡咯烷酮/介孔硅复合纳米纤维膜的SEM照片，B为聚乙烯吡咯烷酮/介孔硅复合纳米纤维膜的TEM照片。

图9为实施例3复合纳米纤维膜的X射线衍射(XRD)谱图，A为对比例1中的聚乙烯吡咯烷酮纤维膜的XRD谱图，B为实施例3的介孔硅纳米颗粒的XRD谱图，C为实施例3的复合纳米纤维膜的XRD谱图。

图10为实施例3静脉止血实验拍摄的照片，A为兔耳缘静脉出血，B为纳米纤维膜覆盖伤口，C为伤口处止血。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并作详细说明如下。实施例中使用的聚乙烯吡咯烷酮的(平均分子量1300000，K88-96)

对比例1

称取聚乙烯吡咯烷酮溶解在乙醇中，制得浓度为10wt％的静电纺丝液，将静电纺丝液置于5mL的注射器中，采用18G针头，在14kV的高压下，以4mL/h的推进速度进行纺丝，接收距离为15cm，制得复合纳米纤维膜，最后放在真空干燥箱中干燥备用，所述的复合纳米纤维膜的形貌如图1A和1C所示。

实施例1

一种能够快速止血的复合纳米纤维膜的制备方法，具体步骤为：

(1)制备介孔硅纳米颗粒，具体步骤为：将1.94g模板剂十六烷基三甲基溴化铵溶解在500mL pH为7的缓冲液中(3.43g KH₂PO₄和0.58g NaOH)，然后逐滴加入9ml正硅酸四乙酯，60℃下剧烈搅拌保持20h。离心，收集固体混合物，放入300mL乙醇和4mL盐酸混合溶液中在78℃下回流8h，最后离心、用乙醇清洗，收集介孔硅纳米颗粒，置于真空中干燥。将介孔硅纳米颗粒通过超声、搅拌，使其均匀地分散在乙醇中；

(2)称取聚乙烯吡咯烷酮溶解在上述(1)中的乙醇溶液，制得浓度为10wt％的静电纺丝液，其中介孔硅纳米颗粒与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为30％；

(3)将静电纺丝液置于5mL的注射器中，采用18G针头，在14kV的高压下，以4mL/h的推进速度进行纺丝，接收距离为15cm，制得复合纳米纤维膜，最后放在真空干燥箱中干燥备用。所述的复合纳米纤维膜的形貌如图1B和1D所示。

将对比例1中的聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜以及实施例1中的聚乙烯吡咯烷酮/介孔硅复合纳米纤维膜采用OCA40型接触角测量仪进行亲疏水性测试，实验结果如图2所示，聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜及复合纳米纤维膜都是超亲水性的，这是由于聚乙烯吡咯烷酮是极亲水材料，介孔硅本身具有比较高的比表面积容易吸水。

将实施例1中的介孔硅纳米颗粒、对比例1中的聚乙烯吡咯烷酮纳米纤维膜和实施例1中的聚乙烯吡咯烷酮/介孔硅复合纳米纤维膜进行热重分析，实验结果如图3所示，通过热重分析，在加热到600℃以上，纯的纳米纤维膜(C)相比于复合纳米纤维膜(B)大约有20％以上的失重，即为介孔硅的量。说明介孔硅很好地复合在纳米纤维里面。

将实施例1中的聚乙烯吡咯烷酮/介孔硅复合纳米纤维膜进行体内止血实验，所述的体内止血实验在室温下进行，通过雄性Wistar大鼠对上述制备的复合纳米纤维膜的止血性能进行评价：用电动剃刀将大鼠胸腹部去毛，用手术刀剖腹，使其露出肝脏。在其肝脏上用手术刀划长1cm的口，迅速将实施例1的纳米纤维膜压在伤口处，适当按压后松开。1分钟后，取下纳米纤维膜，观察膜及周围有无血液渗出。由图4可以观察到纳米纤维膜止住了肝脏伤口的血流，纳米纤维膜吸附血液形成了凝胶状，说明这种复合纳米纤维膜具有很好的止血效果。

实施例2

一种能够快速止血的复合纳米纤维膜的制备方法，具体步骤为：

(1)制备介孔硅纳米颗粒，具体步骤与实施例1一致；将介孔硅纳米颗粒通过超声、搅拌，使其均匀地分散在乙醇中；

(2)称取聚乙烯吡咯烷酮溶解在上述(1)中的乙醇溶液，制得浓度为10wt％的静电纺丝液，其中介孔硅纳米颗粒与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为20％；

(3)将静电纺丝液置于5mL的注射器中，采用18G针头，在11kV的高压下，以2mL/h的推进速度进行纺丝，接收距离为18cm，制得复合纳米纤维膜，最后放在真空干燥箱中干燥备用。所述的复合纳米纤维膜的形貌如图8所示。

测量实施例2中的介孔硅纳米颗粒、复合纳米纤维膜、以及对比例1中的复合纳米纤维膜的红外光谱。测试结果如图6所示，介孔硅的特征吸收峰(953cm^-1)出现在复合纳米纤维中，从而证明介孔硅有效地嵌入到了纳米纤维里。

将实施例2中的聚乙烯吡咯烷酮/介孔硅复合纳米纤维膜进行体内止血实验，体内皮肤止血实验在室温下进行，通过雄性Wistar大鼠对上述制备的聚吡咯烷酮/20％介孔硅纳米纤维膜的止血性能评价。用电动剃刀将大鼠背部去毛，用钻孔器在皮肤上钻孔，孔直径大约1cm，有血流出时，迅速将上述的纳米纤维膜压在伤口处，适当按压后松开。观察膜及周围有无血液渗出。由图7可以观察到纳米纤维膜止住了皮肤伤口的血流，纳米纤维膜吸附血液形成了凝胶状，说明这种复合纳米纤维膜具有很好的止血效果。

实施例3

一种能够快速止血的复合纳米纤维膜的制备方法，具体步骤为：

(1)制备介孔硅纳米颗粒，具体步骤与实施例1一致。将介孔硅纳米颗粒通过超声、搅拌，使其均匀地分散在乙醇中；

(2)称取聚乙烯吡咯烷酮溶解在上述(1)中的乙醇溶液，制得浓度为10wt％的静电纺丝液，其中介孔硅纳米颗粒与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为10％；

(3)将静电纺丝液置于5mL的注射器中，采用18G针头，在12kV的高压下，以3mL/h的推进速度进行纺丝，接收距离为20cm，制得复合纳米纤维膜，最后放在真空干燥箱中干燥备用。所述的复合纳米纤维膜的形貌如图8所示。

将对比例1中的聚乙烯吡咯烷酮纤维膜、实施例3的介孔硅纳米颗粒和复合纳米纤维膜进行X射线衍射测试，如图9所示，介孔硅为无定形的，它的加入提高了复合纳米纤维的结晶度。

将实施例3中的聚乙烯吡咯烷酮/介孔硅复合纳米纤维膜进行体内止血实验，体外止血实验在室温下进行，通过雄性新西兰大白兔对上述制备的聚吡咯烷酮/10％介孔硅纳米纤维膜的止血性能评价。用5mL注射器针头刺破兔耳内侧耳缘静脉使其出血，迅速将上述的纳米纤维膜压在伤口处，适当按压后松开。20秒后，取下纳米纤维膜，观察膜及周围有无血液渗出。由图10可以观察到纳米纤维膜可以很快地止住伤口处流血。

Claims (4)

1.一种能够快速止血的复合纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：

第一步：制备介孔硅纳米颗粒，并将其均匀分散到乙醇中；

第二步：将聚乙烯吡咯烷酮溶解在第一步所得的溶液中，制得静电纺丝液；

第三步：将第二步所得的静电纺丝液置于注射器中，进行静电纺丝，得到复合纳米纤维膜。

2.如权利要求1所述的能够快速止血的复合纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述的静电纺丝液中，介孔硅纳米颗粒与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为10-40∶100。

3.如权利要求1所述的能够快速止血的复合纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述的静电纺丝液中，聚乙烯吡咯烷酮的浓度为5-20wt％。

4.如权利要求1所述的能够快速止血的复合纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述的静电纺丝条件为电压为9-18kV，接收距离为10-20cm，推进速率为1-5mL/h。