CN110975002A - 一种用于战创伤的止血材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于战创伤的止血材料及其制备方法和应用，涉及生物医用材料技术领域，其技术方案要点是：包括静电纺丝外膜片和用于涂抹至静电纺丝外膜片表面的水凝胶；静电纺丝外膜片和水凝胶的组分分别为PEG‑NHS(聚乙二醇‑琥珀酰亚胺酯)或PEG‑NH2(聚乙二醇氨基)中的一种。其制备方法包括以下步骤：1)制备材料准备；2)制备静电纺丝外膜片；3)制备水凝胶。该止血材料应用于外伤、创伤、胸腔及腹腔手术或内部脏器及血管出血方面的止血产品。该止血材料具有能使伤口快速凝固止血、保湿、抑菌、促组织修复、高力学强度和强创面粘附等性能，从而能够为战创伤伤员提供一种高效、便捷的自救互救材料，便于降低死亡率、提高战创伤救治水平。

Description

一种用于战创伤的止血材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及生物医用材料技术领域，更具体地说，它涉及一种用于战创伤的止血材料及其制备方法和应用。
背景技术
外伤出血是各类事故现场的最常见伤情之一，出血失控是导致伤员现场死亡的首要原因。即使伤员能被送至医院抢救，院前大量失血仍会造成后期较高的死亡率和严重的并发症。事实上，出血导致的伤亡大多是可以避免的。如棉纱、绷带等传统的止血材料，对于不规则形状、深、窄和动脉破裂等现场常见创伤的止血效果很不理想。在现场和院前对伤员出血进行有效控制的意义重大，因此，具有快速、安全、有效的新型止血材料已经成为医学和生物材料科学领域中的重要课题。
水凝胶(Hydrogel)是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。目前，水凝胶用于战创伤止血取得了很大进展。但是，其也存在以下一些问题：1、水凝胶的长期保存问题；2、双组份水凝胶的止血效果好，但是操作相对复杂，在混合成胶过程中无法进行止血操作；3、水凝胶在粘附出血部位和实现止血的同时，由于缺少隔离层，会导致周围组织的黏连，以及可能导致污染物进入水凝胶且无法清除。
静电纺丝，是一种制备直径为几纳米至数十微米的纳米纤维的简单而有效的手段。尽管早在1934年就有专利出现，但直到最近几年，随着纳米科技的发展才受到广泛重视。静电纺丝纤维膜由于具有纤维直径小、比表面积大、孔隙率高、力学性能好等特点，在组织工程支架材料、过滤阻隔材料、生物传感器、药物缓释系统、防护织物等领域得到广泛的应用。电纺纤维膜具有高比表面积、高孔隙率等特点，有利于细胞粘附、增殖和分化，以及负载生长因子等生物信号因子。因此，天然生物高分子的电纺纤维膜在医用材料领域具有广阔的应用前景。
因此，采用聚乙二醇/天然高分子复合材料体系并结合药物缓释与响应性释放技术开发制备一种化学成分、微观结构、宏观外形等参数可控可调、性能稳定可靠的适用于战创伤出血的水凝胶-静电纺丝片止血材料，既能保持理想强度，又能保护伤口、控制出血、预防感染并吸收分泌物敷料等，兼备快速凝固止血、保湿、抑菌、促组织修复、高力学强度和强创面粘附等性能，可为战创伤伤员提供一种高效、便捷的自救互救材料，对于降低死亡率、提高战创伤救治水平具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于战创伤的止血材料及其制备方法和应用，该止血材料既能保持理想强度，又能保护伤口、控制出血、预防感染、作为吸收分泌物敷料；同时，具有使伤口快速凝固止血、保湿、抑菌、促组织修复、高力学强度和强创面粘附等性能，从而能够为战创伤伤员提供一种高效、便捷的自救互救材料，便于降低死亡率、提高战创伤救治水平。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于战创伤的止血材料，包括静电纺丝外膜片和用于涂抹至静电纺丝外膜片表面与静电纺丝外膜片快速成胶的水凝胶；所述静电纺丝外膜片和水凝胶的组分分别为PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)或PEG-NH2(聚乙二醇氨基)中的一种；所述静电纺丝外膜片由多组第一纤维束、多组第二纤维束和膜体纤维构成；所述第一纤维束与第二纤维束相互交错连接构成网格，所述膜体纤维与第一纤维束和第二纤维束连接，且所述膜体纤维位于第一纤维束与第二纤维束构成的网格之间。
通过采用上述技术方案，在使用该止血材料的过程中，首先将水凝胶涂到静电纺丝膜片的表面，通过组分分别为PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)或PEG-NH2(聚乙二醇氨基)中的一种的静电纺丝外膜片和水凝胶，当PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)和PEG-NH2(聚乙二醇氨基)混合后进行反应，能够快速成胶，从而便于实现水凝胶同时具备粘附于伤口表面和止血的效果，且能够完全覆盖不规律的伤口，粘附和止血效果良好；通过静电纺丝膜片，便于将水凝胶于患者伤口周围组织隔离，从而防止伤口周围组织的黏连，且能防止污染物进入水凝胶，同时，静电纺丝膜片便于水凝胶的清除；通过由静电纺丝膜片和水凝胶组成的止血材料，使得该止血材料既能保持理想强度，又能保护伤口、控制出血、预防感染、作为吸收分泌物敷料；同时，具有使伤口快速凝固止血、保湿、抑菌、促组织修复、高力学强度和强创面粘附等性能，从而能够为战创伤伤员提供一种高效、便捷的自救互救材料，便于降低死亡率、提高战创伤救治水平。
本发明进一步设置为：所述静电纺丝外膜片的孔隙率为65％～95％。
通过采用上述技术方案，静电纺丝外膜片的孔隙率为65％～95％，便于静电纺丝外膜片能够在血液环境中迅速吸收血液中的水分，提高血液中的有效凝血因子浓度，启动机体的内源性和外源性止血机制，加速凝血过程的发生，从而实现快速止血作用。
本发明进一步设置为：所述第一纤维束、第二纤维束和膜体纤维中的纤维为纳米纤维。
通过采用上述技术方案，第一纤维束、第二纤维束和膜体纤维中的纤维为纳米纤维，便于在保持静电纺丝外膜片的理想强度的同时，还便于水凝胶与静电纺丝外膜片组合后对伤口周围组织实现隔离，便于防止伤口周围组织的黏连和污染物进入水凝胶。
本发明进一步设置为：所述静电纺丝外膜片中承载有药物。
通过采用上述技术方案，通过静电纺丝外膜片中承载的药物，便于根据需要，添加凝血、抗菌等药物，从而便于提高该止血材料的性能，在满足止血的同时，促进伤口愈合。
本发明进一步设置为：所述第一纤维束、第二纤维束和膜体纤维的堆密度为0.024g/cm3～0.06g/cm3。
通过采用上述技术方案，第一纤维束、第二纤维束和膜体纤维的堆密度为0.024g/cm3～0.06g/cm3，便于使得静电纺丝外膜片具有高比表面积以及高孔隙率。
一种用于战创伤的止血材料的制备方法，包括以下步骤：
1)制备材料准备，分别选择PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)或PEG-NH2(聚乙二醇氨基)中的一种作为静电纺丝外膜片和水凝胶的制备材料，其中作为静电纺丝外膜片和水凝胶的制备材料不一致；
2)静电纺丝外膜片，将步骤1)中所述的PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)或PEG-NH2(聚乙二醇氨基)制备成静电纺丝液；然后通过静电纺丝技术，在接收电场下进行静电纺丝，聚集成多组第一纤维束、与第一纤维束相互交错并构成网格多组第二纤维束和位于网格之间的膜体纤维，制得静电纺丝外膜片；
3)制备水凝胶，将步骤1)中所述的PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)或PEG-NH2(聚乙二醇氨基)制备成溶液，然后加入交联剂和凝血酶的混合溶液，在室温下混合反应制得水凝胶。
本发明进一步设置为：步骤3)中所述的交联剂为碳化二亚胺或N-羟基琥珀酰亚胺。
本发明进一步设置为：根据需要，步骤2)中所述的静电纺丝液中添加有抗菌类药物。
一种用于战创伤的止血材料的应用，应用于外伤止血产品、创伤止血产品、胸腔及腹腔手术止血产品或内部脏器及血管出血止血产品。
综上所述，本发明具有以下有益效果：通过组分分别为PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)或PEG-NH2(聚乙二醇氨基)中的一种的静电纺丝外膜片和水凝胶，当PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)和PEG-NH2(聚乙二醇氨基)混合后进行反应，能够快速成胶，从而便于实现水凝胶同时具备粘附于伤口表面和止血的效果，且能够完全覆盖不规律的伤口，粘附和止血效果良好；通过静电纺丝膜片，便于将水凝胶于患者伤口周围组织隔离，从而防止伤口周围组织的黏连，且能防止污染物进入水凝胶，同时，静电纺丝膜片便于水凝胶的清除；通过由静电纺丝膜片和水凝胶组成的止血材料，使得该止血材料既能保持理想强度，又能保护伤口、控制出血、预防感染、作为吸收分泌物敷料；同时，具有使伤口快速凝固止血、保湿、抑菌、促组织修复、高力学强度和强创面粘附等性能，从而能够为战创伤伤员提供一种高效、便捷的自救互救材料，便于降低死亡率、提高战创伤救治水平。
附图说明
图1是本发明实施例1中的结构示意图；
图2是本发明实施例1中静电纺丝外膜片的结构示意图；
图3是本发明实施例1中静电纺丝外膜片在扫描电镜下的表面形态图；
图4是本发明实施例1中MSC细胞在静电纺丝外膜片表面培养后的细胞显微图；
图5是本发明实施2中的流程图。
图中：1、静电纺丝外膜片；2、水凝胶；3、第一纤维束；4、第二纤维束；5、膜体纤维。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本发明作进一步详细说明。
实施例1：一种用于战创伤的止血材料，如图1和图2所示，包括静电纺丝外膜片1和用于涂抹至静电纺丝外膜片1表面与静电纺丝外膜片1快速成胶的水凝胶2。静电纺丝外膜片1和水凝胶2的组分分别为PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)或PEG-NH2(聚乙二醇氨基)中的一种。静电纺丝外膜片1由多组第一纤维束3、多组第二纤维束4和膜体纤维5构成。第一纤维束3与第二纤维束4相互交错连接构成网格，膜体纤维5与第一纤维束3和第二纤维束4连接，且膜体纤维5位于第一纤维束3与第二纤维束4构成的网格之间。
在本实施例中，PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)和PEG-NH2(聚乙二醇氨基)采用现有技术中将聚乙二醇高聚物分别修饰上琥珀酰亚胺酯或氨基的方法制得，或直接选购市面上的成品。在使用该止血材料的过程中，首先将水凝胶2涂到静电纺丝膜片的表面，通过组分分别为PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)或PEG-NH2(聚乙二醇氨基)中的一种的静电纺丝外膜片1和水凝胶2，当PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)和PEG-NH2(聚乙二醇氨基)混合后进行反应，能够快速成胶，从而便于实现水凝胶2同时具备粘附于伤口表面和止血的效果，且能够完全覆盖不规律的伤口，粘附和止血效果良好。通过静电纺丝膜片，便于将水凝胶2于患者伤口周围组织隔离，从而防止伤口周围组织的黏连，且能防止污染物进入水凝胶2，同时，静电纺丝膜片便于水凝胶2的清除。通过由静电纺丝膜片和水凝胶2组成的止血材料，使得该止血材料既能保持理想强度，又能保护伤口、控制出血、预防感染、作为吸收分泌物敷料。同时，具有使伤口快速凝固止血、保湿、抑菌、促组织修复、高力学强度和强创面粘附等性能，从而能够为战创伤伤员提供一种高效、便捷的自救互救材料，便于降低死亡率、提高战创伤救治水平。
对于静电纺丝外膜片1的毒性验证，通过MSC细胞在静电纺丝外膜片1表面进行体外培养后，通过显微观察，如图4所示，MSC细胞增殖分化良好，从而证明该静电纺丝外膜片1无生物学毒性。
表1静电纺丝外膜加入单组分溶液成胶后抗拉强度
最大载荷 抗拉强度
中位数 2.244667 7.734667
标准差 0.004726 0.004726
最大值 2.25 7.74
通过表1的数据表明，静电纺丝外膜片1具备理想承载强度和抗拉强度。
表2
Figure BDA0002332976450000081
通过表2的对照实验数据结果表明，将本发明的止血材料埋植于新西兰大白兔体内后，其血结果显示为无生物毒性。
表3
Figure BDA0002332976450000082
通过表3的对照实验数据表明，将本发明的止血材料埋植于新西兰大白兔体内后，其凝血结果显示为无生物毒性。
表4
出血时间 出血量
对照组 177±3.3s 5.82±0.44g
止血材料组 56±2.6s 1.58±0.12g
表4为兔肝出血实验模型的出血时间比较数据结果。
静电纺丝外膜片1的孔隙率为65％～95％。
在本实施例中，静电纺丝外膜片1的孔隙率为65％～95％，便于静电纺丝外膜片1能够在血液环境中迅速吸收血液中的水分，提高血液中的有效凝血因子浓度，启动机体的内源性和外源性止血机制，加速凝血过程的发生，从而实现快速止血作用。
第一纤维束3、第二纤维束4和膜体纤维5中的纤维为纳米纤维。
在本实施例中，第一纤维束3、第二纤维束4和膜体纤维5中的纤维为纳米纤维，便于在保持静电纺丝外膜片1的理想强度的同时，还便于水凝胶2与静电纺丝外膜片1组合后对伤口周围组织实现隔离，便于防止伤口周围组织的黏连和污染物进入水凝胶2。
静电纺丝外膜片1中承载有药物。
在本实施例中，静电纺丝外膜片1中承载的药物为抗菌类药物，便于提高止血材料的抗菌效果。通过静电纺丝外膜片1中承载的药物，便于根据需要，提高该止血材料的性能，在满足止血的同时，促进伤口愈合。
第一纤维束3、第二纤维束4和膜体纤维5的堆密度为0.024g/cm3～0.06g/cm3。
在本实施例中，第一纤维束3、第二纤维束4和膜体纤维5的堆密度为0.024g/cm3～0.06g/cm3，便于使得静电纺丝外膜片1具有高比表面积以及高孔隙率。
实施例2：一种用于战创伤的止血材料的制备方法，包括以下步骤：
1)制备材料准备，分别选择PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)或PEG-NH2(聚乙二醇氨基)中的一种作为静电纺丝外膜片1和水凝胶2的制备材料，其中作为静电纺丝外膜片1和水凝胶2的制备材料不一致。
2)静电纺丝外膜片1，将步骤1)中的PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)或PEG-NH2(聚乙二醇氨基)制备成静电纺丝液。然后通过静电纺丝技术，在接收电场下进行静电纺丝，聚集成多组第一纤维束3、与第一纤维束3相互交错并构成网格多组第二纤维束4和位于网格之间的膜体纤维5，制得静电纺丝外膜片1。
3)制备水凝胶2，将步骤1)中的PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)或PEG-NH2(聚乙二醇氨基)制备成溶液，然后加入交联剂和凝血酶的混合溶液，在室温下混合反应制得水凝胶2。
步骤3)中的交联剂为碳化二亚胺或N-羟基琥珀酰亚胺。
根据需要，步骤2)中的静电纺丝液中添加有抗菌类药物。
实施例3：一种用于战创伤的止血材料的应用，应用于外伤止血产品、创伤止血产品、胸腔及腹腔手术止血产品或内部脏器及血管出血止血产品。
工作原理：在使用该止血材料的过程中，首先将水凝胶2涂到静电纺丝膜片的表面，通过组分分别为PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)或PEG-NH2(聚乙二醇氨基)中的一种的静电纺丝外膜片1和水凝胶2，当PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)和PEG-NH2(聚乙二醇氨基)混合后进行反应，能够快速成胶，从而便于实现水凝胶2同时具备粘附于伤口表面和止血的效果，且能够完全覆盖不规律的伤口，粘附和止血效果良好。通过静电纺丝膜片，便于将水凝胶2于患者伤口周围组织隔离，从而防止伤口周围组织的黏连，且能防止污染物进入水凝胶2，同时，静电纺丝膜片便于水凝胶2的清除。通过由静电纺丝膜片和水凝胶2组成的止血材料，使得该止血材料既能保持理想强度，又能保护伤口、控制出血、预防感染、作为吸收分泌物敷料。同时，具有使伤口快速凝固止血、保湿、抑菌、促组织修复、高力学强度和强创面粘附等性能，从而能够为战创伤伤员提供一种高效、便捷的自救互救材料，便于降低死亡率、提高战创伤救治水平。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种用于战创伤的止血材料，其特征是：包括静电纺丝外膜片(1)和用于涂抹至静电纺丝外膜片(1)表面与静电纺丝外膜片(1)快速成胶的水凝胶(2)；所述静电纺丝外膜片(1)和水凝胶(2)的组分分别为PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)或PEG-NH2(聚乙二醇氨基)中的一种；所述静电纺丝外膜片(1)由多组第一纤维束(3)、多组第二纤维束(4)和膜体纤维(5)构成；所述第一纤维束(3)与第二纤维束(4)相互交错连接构成网格，所述膜体纤维(5)与第一纤维束(3)和第二纤维束(4)连接，且所述膜体纤维(5)位于第一纤维束(3)与第二纤维束(4)构成的网格之间。
2.根据权利要求1所述的一种用于战创伤的止血材料，其特征是：所述静电纺丝外膜片(1)的孔隙率为65％～95％。
3.根据权利要求1所述的一种用于战创伤的止血材料，其特征是：所述第一纤维束(3)、第二纤维束(4)和膜体纤维(5)中的纤维为纳米纤维。
4.根据权利要求1所述的一种用于战创伤的止血材料，其特征是：所述静电纺丝外膜片(1)中承载有药物。
5.根据权利要求1所述的一种用于战创伤的止血材料，其特征是：所述第一纤维束(3)、第二纤维束(4)和膜体纤维(5)的堆密度为0.024g/cm3～0.06g/cm3。
6.一种用于战创伤的止血材料的制备方法，其特征是：包括以下步骤：
1)制备材料准备，分别选择PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)或PEG-NH2(聚乙二醇氨基)中的一种作为静电纺丝外膜片(1)和水凝胶(2)的制备材料，其中作为静电纺丝外膜片(1)和水凝胶(2)的制备材料不一致；
2)制备静电纺丝外膜片(1)，将步骤1)中所述的PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)或PEG-NH2(聚乙二醇氨基)制备成静电纺丝液；然后通过静电纺丝技术，在接收电场下进行静电纺丝，聚集成多组第一纤维束(3)、与第一纤维束(3)相互交错并构成网格多组第二纤维束(4)和位于网格之间的膜体纤维(5)，制得静电纺丝外膜片(1)；
3)制备水凝胶(2)，将步骤1)中所述的PEG-NHS(聚乙二醇-琥珀酰亚胺酯)或PEG-NH2(聚乙二醇氨基)制备成溶液，然后加入交联剂和凝血酶的混合溶液，在室温下混合反应制得水凝胶(2)。
7.根据权利要求6所述的一种用于战创伤的止血材料的制备方法，其特征是：步骤3)中所述的交联剂为碳化二亚胺或N-羟基琥珀酰亚胺。
8.根据权利要求6所述的一种用于战创伤的止血材料的制备方法，其特征是：根据需要，步骤2)中所述的静电纺丝液中添加有抗菌类药物。
9.一种用于战创伤的止血材料的应用，其特征是：应用于外伤止血产品、创伤止血产品、胸腔及腹腔手术止血产品或内部脏器及血管出血止血产品。
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