CN105056284B - 一种多壁碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法 - Google Patents

一种多壁碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多壁碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法，其步骤如下：(1)将多碳壁碳纳米管加入壳聚糖/稀酸溶液中，超声分散，得到分散均匀的多碳壁碳纳米管溶液；(2)称取氧化再生纤维素，放入上述溶液中浸渍，浸渍结束后，用无水乙醇洗涤，最后将洗涤后的氧化再生纤维素预冻后放入冷冻干燥机中进行处理，得到多壁碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料。本发明制备的多壁碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料，通过碳纳米管与氧化再生纤维素复合，增大了氧化再生纤维素的比表面积，同时加入壳聚糖，在提高了所得多壁碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的止血性能的同时也提高其抗菌性，克服了普通氧化再生纤维素及其复合止血材料止血性能提升幅度小的缺点。

Description

一种多壁碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的 制备方法
技术领域
本发明属于生物医用复合材料技术领域，涉及一种止血材料的制备方法。
背景技术
日常生活中不可避免的会发生各种突发性的死亡，由失血引发的死亡占据相当大的比例。在进行急救治疗以及手术过程的创伤止血时，也存在因大出血导致医疗事故甚至死亡的案例。总之，病患者受伤后的局部有效的快速止血是抢救生命成败的关键因素之一，能否在短时间内让流血的创面快速止血至关重要。因此，有效的止血剂能避免失血过多，很大程度地减少发病率和死亡率，有效控制出血量并降低出血时间成为降低死亡率的重要选择。
在早期，由于技术条件有限，人们主要使用物理方法来止血，例如人工加压、使用止血纤维、止血纱布、止血绷带、止血带等机械方法，但这些方法止血效果并不理想，且在使用中存在局限性：操作困难，耗时较长，容易与受伤创面粘连而不易换药，不能有效处理伤口的感染和化脓的问题。
自20世纪70年代以来，人们着力于医用天然高分子材料和医用合成高分子材料应用于可吸收止血材料的研究。目前常用的止血材料有纤维蛋白胶类止血材料、明胶海绵类止血材料、氧化纤维素类止血材料及壳聚糖类止血材料等。这些止血材料的止血机理和使用方法各不相同，其止血效果也有很大差别。
临床上广泛使用美国强生(Johnson & Johnson)公司生产的Surgice1，在国内又称“速即纱”。速即纱的主要成分是氧化再生纤维素。氧化再生纤维素将纤维素中的C6伯羟基高度选择性氧化成为羧基而得到的纤维素的一种衍生物，其无毒且具有良好的生物相容性和生物可降解性，目前已被应用于各行各业。目前，市场销售的Surgicel主要是从美国和英国进口的产品，国内仅有几家公司生产出了类似的止血纱布，如：大连永兴医用材料有限公司的“维莱柯”、云南德华生物药业有限公司的“德纳泰”等，但是由于材料性能远不如速即纱，所以临床上主要采用昂贵的进口止血材料。
氧化再生纤维素具有抗菌、免疫，伤口愈合和抗病毒的特性。当氧化再生纤维素结构中的羧基含量介于16~24%之间时，其展现出最佳的止血性能和生物降解性能。氧化再生纤维素是一种行之有效的止血剂，氧化再生纤维素结构中的羧基能够降低血液的pH值，提供酸性环境，而吸引血红蛋白中的Fe3+离子，同时，其能够激活血液中的血小板，使血小板聚集，形成血栓，进而控制大面积出血。另外，氧化再生纤维素在与血液接触之后会发生溶胀，使毛细血管末端受压迫而封闭，加速止血。氧化再生纤维素中羧基含量越高，聚合度越低，止血效果越好，生物可降解性能越好，越容易被人体吸收。
虽然氧化再生纤维素有很多优秀的性能，但也存在一些弊端，如止血效率不高，不能适用于大量出血；pH低，容易对某些神经系统造成损伤，不能用于脑部出血等。
人们一直致力于对氧化再生纤维素作为止血材料的改性研究。目前，在一些公开或授权的发明专利中，已经使用天然或合成高分子材料，如壳聚糖（CN102198288A）、藻酸盐（CN104013991A）氧化石墨烯（CN104383578A）等复合来改善氧化再生纤维素的止血性能。虽然以上复合止血材料都对氧化再生纤维素的相关研究具有很大的意义，同时也使材料的止血性能得到了一定程度的提升，但是提升程度一般较小，即改善效果较差；而且，以往研究中的改善方法还会对氧化再生纤维素止血材料的机械强度和生物可吸收性能造成负面影响，相对于小幅度提升的止血性能而言，改性效果是得不偿失的。
发明内容
本发明的目的是要解决现有氧化再生纤维素的改性材料存止血速率慢及止血性能提升幅度小的问题，而提供一种多壁碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种多壁碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法，按照以下步骤进行：
一、碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的制备：
（1）用50~100ml稀酸溶解0.5~2g低分子量的壳聚糖（CTS）配成壳聚糖/稀酸溶液，将碳纳米管（CNTs）加入壳聚糖/稀酸溶液中，控制CNTs的质量百分含量为0.1~1%，超声分散50~100min，得到分散均匀的CNTs溶液。
（2）称取0.1~0.5g 氧化再生纤维素，放入上述CNTs溶液中浸渍6~24h，浸渍结束后，用无水乙醇洗涤5~10次，最后将洗涤后的氧化再生纤维素-10℃~-20℃预冻20~40h，预冻后放入冷冻干燥机中，在温度-56℃~-20℃、真空度10~40Pa的条件下处理20~40h，得到碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料。
二、氨基化碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的制备：
（1）用50~100ml稀酸溶解0.5~2g低分子量的壳聚糖（CTS）配成壳聚糖/稀酸溶液中，将氨基化碳纳米管（NH2-CNTs）加入壳聚糖/稀酸溶液中，控制NH2-CNTs的质量百分含量为10~50%，超声分散50~100min，得到分散均匀的NH2-CNTs溶液。
（2）称取0.1~0.5g 氧化再生纤维素，放入上述NH2-CNTs溶液中浸渍6~24h，浸渍结束后，用无水乙醇洗涤5~10次，最后将洗涤后的氧化再生纤维素-10℃~-20℃预冻20~40h，预冻后放入冷冻干燥机中，在温度-56℃~-20℃、真空度10~40Pa的条件下处理20~40h，得到氨基化碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料。
三、羧基化碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的制备：
（1）用50~100ml稀酸溶解0.5~2g低分子量的壳聚糖（CTS）配成壳聚糖/稀酸溶液中，将羧基化碳纳米管（COOH-CNTs）加入壳聚糖/稀酸溶液中，控制COOH-CNTs的质量百分含量为10~50%，超声分散50~100min，得到分散均匀的COOH-CNTs溶液，之后加入0.05~0.2gDCC反应6~24h。
（2）称取0.1~0.5g 氧化再生纤维素，放入上述CNTs溶液中浸渍6~24h，浸渍结束后，用无水乙醇洗涤5~10次，最后将洗涤后的氧化再生纤维素，-10℃~-20℃预冻20~40h，预冻后放入冷冻干燥机中，在温度-56℃~-20℃、真空度10~40Pa的条件下处理20~40h，得到羧基化碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料。
本发明中，所述氧化再生纤维中梭基含量为16~ 24%。
本发明中，所述氧化再生纤维素是以短丝、长丝或织物形式存在。
本发明中，所述碳纳米管（未改性碳纳米管）、氨基化碳纳米管、羧基化碳纳米管均为多碳壁碳纳米管，与氧化再生纤维素的质量比分别为（0.1~1）:100、（1~5）:10、（1~5）：10。
本发明中，所述壳聚糖的分子量为500~5000。
本发明中，所述壳聚糖/稀酸溶液中所用稀酸溶剂体积分数为1~5%，稀酸溶剂为醋酸。
本发明中，所述DCC为室温催化剂，使羧基化碳纳米管的羧基和壳聚糖的氨基化学接枝产生酰胺键。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明制备的多壁碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料，通过碳纳米管与氧化再生纤维素复合，增大了氧化再生纤维素的比表面积，同时加入壳聚糖，在提高了所得多壁碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的止血性能的同时也提高其抗菌性，克服了普通氧化再生纤维素及其复合止血材料止血性能提升幅度小的缺点。
2、本发明多壁碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的制备过程无需特殊设备、反应条件温和，可实现多壁碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料工厂化生产。
3、本发明多壁碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的制备过程的原料为可再生资源且成本低，可实现多壁碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的低成本化。
4. 使用本发明制备的多壁碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料进行止血，止血时间降低了5~20%。
附图说明
图1为多壁碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料产品图，纯ORC，CNTs/ORC 复合止血材料，NH2-CNTs/ORC复合止血材料，COOH-CNTs/ORC复合止血材料；
图2为多壁碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的红外谱图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
具体实施方式一：本实施方式提供了一种碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法，其具体步骤如下：
（1）用50ml醋酸溶解2g低分子量的壳聚糖（CTS）配成壳聚糖/醋酸溶液中，将质量分数0.1%、0.5%和1%CNTs加入壳聚糖/醋酸溶液中，超声分散60min，得到分散均匀的CNTs溶液。
（2）称取0.2g 氧化再生纤维素，放入上述CNTs溶液中浸渍6h、12h、24h，浸渍结束后，用无水乙醇洗涤5次左右，最后将洗涤后的氧化再生纤维素，-10℃~-20℃预冻24h，预冻后放入冷冻干燥机中，在温度-56℃~-20℃、真空度10~40Pa的条件下处理24h，得到碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素（CNTs /ORC）复合止血材料，其数码照片如图1所示，红外光谱图如图2所示，由图1和图2可以看出氧化再生纤维素上成功负载了碳纳米管。
具体实施方式二：本实施方式提供了一种氨基化碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法，其具体步骤如下：
（1）用50ml醋酸溶解2g低分子量的壳聚糖（CTS）配成壳聚糖/醋酸溶液中，将质量分数10%、20%、30%、40%、50%氨基化碳纳米管（NH2-CNTs）加入壳聚糖/醋酸溶液中，超声分散60min，得到分散均匀的CNTs溶液。
（2）称取0.2g 氧化再生纤维素，放入上述CNTs溶液中浸渍6h、12h、24h，浸渍结束后，用无水乙醇洗涤5次左右，最后将洗涤后的氧化再生纤维素，-10℃~-20℃预冻24h，预冻后放入冷冻干燥机中，在温度-56℃~-20℃、真空度10~40Pa的条件下处理24h，得到氨基化碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素（NH2-CNTs /ORC）复合止血材料，其数码照片如图1所示，红外光谱图如图2所示，由图1和图2可以看出氧化再生纤维素上成功负载了氨基化碳纳米管。
具体实施方式三：本实施方式提供了一种羧基化碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法，其具体步骤如下：
（1）用50醋酸溶解2g低分子量的壳聚糖（CTS）配成壳聚糖/醋酸溶液中，将质量分数10%、20%、30%、40%、50%CNTs加入壳聚糖/醋酸溶液中，超声分散60min，得到分散均匀的羧基化碳纳米管（COOH-CNTs）溶液，之后加入0.1g DCC反应12h。
（2）称取0.2g 氧化再生纤维素，放入上述CNTs溶液中浸渍6h、12h、24h，浸渍结束后，用无水乙醇洗涤5次左右，最后将洗涤后的氧化再生纤维素，-10℃~-20℃预冻24h，预冻后放入冷冻干燥机中，在温度-56℃~-20℃、真空度10~40Pa的条件下处理24h，得到羧基化碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素（COOH -CNTs /ORC）复合止血材料，其数码照片如图1所示，红外光谱图如图2所示，由图1和图2可以看出氧化再生纤维素上成功负载了羧基化碳纳米管。
具体实施方式四：将具体实施方式一至三中制备得到的三种氧化再生纤维素复合止血材料样品统一裁剪成2cm×2cm大小，精确称量每块样品的重量并记录。
止血时间的测定：医用酒精对兔子的耳缘静脉消毒后，缓慢注射麻醉剂1%戊巴比妥钠溶液（10mg/kg），由兔子的体重和兔子的麻醉状态决定麻醉剂的注射量，不断观察兔子的角膜反射状态和呼吸的频率。待兔子完全麻醉后。医用酒精消毒，开腹，打开腹腔后，轻轻将肝叶拉出放在消毒纱布上，用手术刀在肝叶的中间部位作约1.5cm×1.5cm十字切口，深度约为0.5cm，将待测样品立即敷在肝脏出血创面处，同时用秒表开始计时，用数码相机记录待测样品止血前后的状态和止血过程，待出血创面完全止血后记录止血时间。
出血量的测定：实验前，用电子分析天平对止血样品准确称重。在止血过程结束后，将样品置于称量纸上中，称其总质量，两者的差即为出血量。
测试结果如下：使用的氧化再生纤维素的平均止血时间为285s，出血量为0.0430g；碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的平均止血时间为263s，出血量为0.0715g；氨基化碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的平均止血时间为266s，出血量为0.0847g；羧基化碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的平均止血时间为207s，出血量为0.0687。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至三不同的是：步骤三中DCC的添加量为0.05g和0.2g，做两组对照试验。

Claims (2)

1.一种多壁碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法，其特征在于所述方法按照以下步骤进行：
（1）用50~100ml稀酸溶解0.5~2g低分子量的壳聚糖，配成壳聚糖/稀酸溶液，将NH2-CNTs加入壳聚糖/稀酸溶液中，控制NH2-CNTs的质量百分含量为10~50%，超声分散50~100min，得到分散均匀的NH2-CNTs溶液；所述壳聚糖的分子量为500~5000，壳聚糖/稀酸溶液中所用稀酸溶剂体积分数为1~5%，稀酸溶剂为醋酸；
（2）称取0.1~0.5g 氧化再生纤维素，放入上述NH2-CNTs溶液中浸渍6~24h，浸渍结束后，用无水乙醇洗涤5~10次，最后将洗涤后的氧化再生纤维素-10℃~-20℃预冻20~40h，预冻后放入冷冻干燥机中，在温度-56℃~-20℃、真空度10~40Pa的条件下处理20~40h，得到氨基化碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料。
2.根据权利要求1所述的多壁碳纳米管/壳聚糖/氧化再生纤维素复合止血材料的制备方法，其特征在于所述氧化再生纤维素以短丝、长丝或织物形式存在，羧基含量为16~ 24%。
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