CN113398321A - 一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵及其制备方法和应用 - Google Patents

一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113398321A
CN113398321A CN202010188870.1A CN202010188870A CN113398321A CN 113398321 A CN113398321 A CN 113398321A CN 202010188870 A CN202010188870 A CN 202010188870A CN 113398321 A CN113398321 A CN 113398321A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cmc
pacg
porous
amount
acg
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010188870.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113398321B (zh
Inventor
刘文广
陈薪羽
杨建海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN202010188870.1A priority Critical patent/CN113398321B/zh
Publication of CN113398321A publication Critical patent/CN113398321A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113398321B publication Critical patent/CN113398321B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/04—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices containing macromolecular materials
    • A61L24/08—Polysaccharides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/001—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/001—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L24/0036—Porous materials, e.g. foams or sponges
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/04—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices containing macromolecular materials
    • A61L24/046—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices containing macromolecular materials obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
    • A61L2400/04—Materials for stopping bleeding

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵及其制备方法和应用，通过将ACG单体和CMC均匀分散在去离子水中，在引发剂引发的条件下发生聚合反应以成胶，得到PACG‑CMC多孔水凝胶，然后经冷冻干燥得到PACG‑CMC多孔止血海绵；其中，ACG单体的用量占总溶液的20～70wt％，CMC的用量占总溶液的0～15wt％且不等于0，引发剂的用量占ACG单体用量的0.5～2wt％，成胶温度为70～90℃，成胶时间为5～10s。本发明海绵中的PACG骨架网络之间、PACG与CMC之间的氢键显著提高了海绵的机械稳定性和回弹性；海绵中相互连接的多孔结构可以快速吸收血液中的水分，浓缩血液，富集红细胞和血小板；此外，PACG骨架网络的极性基团羧基在接触血液时还能够活化血小板，促进凝血，可用于制备止血剂或止血材料。

Description

一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵及其制备方法 和应用
技术领域
本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵及其制备方法和应用。
背景技术
战争创伤、交通事故、外科手术事故和一些血液疾病引起的出血并发症严重危及人们的生命。众所周知，人体的急性失血量超过30％时将达到人体的补偿极限，这将引起一些危及生命的出血并发症，例如凝血病，酸中毒、多器官功能衰竭等。因此，使用有效的止血剂尽可能地缩短出血时间对于提高患者的生存率并获得最佳的康复效果具有重要的临床意义。
在过去的几十年中，各种止血剂陆续出现，主要分为矿物止血剂，如QuickClot、WoundStat、SQR等，以及多糖类止血剂，如HemCon、Celox、Surgicel等。尽管临床应用表明矿物质止血剂可以有效地止血，但是矿物质止血剂大多不能生物降解，需要通过手术去除残留的止血剂，这将给患者造成二次伤害，有些矿物质止血剂甚至会放热而灼伤伤口。与矿物止血剂相比，多糖类止血剂具有良好的生物相容性和生物降解性，但是多糖类止血剂的机械强度往往较弱而不能有效地控制高压动脉出血和腹腔出血。其他类型的止血剂，例如纤维蛋白和胶原蛋白等，还具有生物污染的风险。理想的止血剂不仅需要具有良好的血液吸收和止血能力，以便可以迅速吸收血液以控制不同类型的大出血，例如动脉出血、腔出血和各种器官出血等；而且需要具有良好的生物相容性和机械性能，以便提供物理屏障防止伤口感染。因此制备一种具有快速吸血和止血能力的高回弹性止血剂是非常重要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵及其制备方法和应用。
本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。
一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵，通过以下步骤制备得到：将ACG单体和CMC均匀分散在去离子水中，然后在引发剂引发的条件下发生聚合反应以成胶，得到PACG-CMC多孔水凝胶，最后经冷冻干燥得到PACG-CMC多孔止血海绵；其中，ACG单体的用量占总溶液的20～70wt％，CMC的用量占总溶液的0～15wt％且不等于0，引发剂的用量占ACG单体用量的0.5～2wt％，成胶温度为70～90℃，成胶时间为5～10s。
在上述具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵中，所述ACG单体的用量占总溶液的30～60wt％，优选50wt％；所述CMC的用量占总溶液的0～7wt％且不等于0，优选5wt％。
在上述具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵中，所述引发剂为温水溶性引发剂，选自过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈；所述引发剂的用量占ACG单体用量的1wt％。
一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将N-丙烯酰基-2-甘氨酸(ACG)单体和羧甲基纤维素(CMC)溶于去离子水中，通过涡旋混合均匀并产生气泡；其中，ACG单体的用量占总溶液的20～70wt％，CMC的用量占总溶液的0～15wt％且不等于0；
在步骤1中，所述ACG单体的用量占总溶液的30～60wt％，优选50wt％；所述CMC的用量占总溶液的0～7wt％且不等于0，优选5wt％；
在步骤1中，涡旋速率为1000～4000rpm，涡旋时间为1～3min。
步骤2：向步骤1的混合溶液中加入引发剂，通过涡旋使引发剂完全溶解并产生大量小气泡，得到水凝胶前体溶液；其中，引发剂的用量占ACG单体用量的0.5～2wt％；
在步骤2中，所述引发剂为温水溶性引发剂，选自过硫酸铵(APS)、过硫酸钾(KPS)、偶氮二异丁腈(AIBN)；所述引发剂的用量占ACG单体用量的1wt％；
在步骤2中，涡旋速率为1000～4000rpm，涡旋时间为1～3min。
步骤3：将步骤2的水凝胶前体溶液置于70～90℃水浴中进行聚合反应5～10s以成胶，得到PACG-CMC多孔水凝胶。
步骤4：将所步骤3的PACG-CMC多孔水凝胶浸入去离子水中进行纯化，除去未反应的小分子物质，冷冻干燥后得到PACG-CMC多孔止血海绵；
在步骤4中，将所述PACG-CMC多孔水凝胶在去离子水中浸泡24～72h后，-60～-80℃冷冻干燥2～4d。
本发明还公开了所述具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵在制备止血剂或止血材料中的应用。
本发明的有益效果是：本发明以ACG单体以及CMC为反应原料，通过热引发聚合制备了一种多孔止血海绵，海绵中的PACG骨架网络之间的氢键以及PACG与CMC之间的氢键显著提高了海绵的机械稳定性和回弹性；海绵中相互连接的多孔结构可以快速吸收血液中的水分，浓缩血液，富集红细胞和血小板；此外，PACG骨架网络的极性基团羧基在接触血液时还能够活化血小板，促进凝血；本发明的多孔止血海绵不仅可以被用来在手术中吸收组织液也可用作快速止血密封剂，拥有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的PACG-CMC多孔止血海绵的宏观形貌照片；
图2是本发明实施例2的50wt％ACG和3wt％CMC的PACG-CMC多孔止血海绵、实施例3的50wt％ACG和5wt％CMC的PACG-CMC多孔止血海绵、对比例1的PACG多孔海绵、CMC粉末、ACG粉末的红外谱图；
图3是本发明实施例1至4和对比例1具有不同CMC含量的PACG-CMC多孔止血海绵的孔隙率柱状图；
图4是本发明实施例1至4和对比例1具有不同CMC含量的PACG-CMC多孔止血海绵在不同时间间隔内对水的吸收速率曲线图；
图5是本发明实施例1至4和对比例1具有不同CMC含量的PACG-CMC多孔止血海绵吸水后的机械性能测试图；其中，图5a是不同CMC含量的PACG-CMC多孔止血海绵吸水后的压缩应力-应变曲线，图5b是实施例3的50wt％ACG和5wt％CMC的PACG-CMC多孔止血海绵吸水后在应变为70％时的10次压缩应力-应变循环压缩曲线；
图6是本发明实施例2至4和对比例1具有不同CMC含量的PACG-CMC多孔止血海绵的L929细胞活性测试柱状图；
图7是本发明实施例3的50wt％ACG和5wt％CMC的PACG-CMC多孔止血海绵与纱布、明胶海绵的体外止血能力评估照片；
图8是本发明实施例3的50wt％ACG和5wt％CMC的PACG-CMC多孔止血海绵、纱布、明胶海绵的体内止血能力评估图；其中，图8a是实施例3的PACG-CMC多孔止血海绵、纱布、明胶海绵对大鼠肝损伤模型(无压迫60s)止血作用的比较照片，图8b是实施例3的PACG-CMC多孔止血海绵、纱布、明胶海绵对大鼠股动脉损伤模型(加压90s)止血作用的比较照片，图8c是大鼠肝损伤模型的失血量柱状图，图8d是大鼠肝损伤模型的止血时间柱状图，图8e是大鼠股动脉损伤模型的失血量柱状图，图8f是大鼠股动脉损伤模型的止血时间柱状图；
图9是本发明实施例3和实施例5至7具有不同ACG含量的PACG-CMC多孔止血海绵的孔隙率柱状图；
图10是本发明实施例3和实施例5至7具有不同ACG含量的PACG-CMC多孔止血海绵在不同时间间隔内对水的吸收速率曲线图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中使用的药品和材料来源如下：
羧甲基纤维素钠(CMC，造纸级)，购自希恩思生化科技有限公司(中国天津)；
过硫酸铵(APS)，购自阿拉丁生化科技有限公司(中国上海)；
去离子水，是由Utop超纯水机(100W)纯化制得；
外科无菌纱布，购自于海氏海诺倍适威医疗用品有限公司(中国青岛)；
商用明胶海绵，购自于沪士达医疗科技有限公司(中国南昌)；
大鼠(雄性，250g)，购自斯贝福生物技术有限公司(中国北京)，动物实验在天津南开医院展开。
本发明实施例中使用的N-丙烯酰基-2-甘氨酸(ACG)根据参考文献(F.Gao,Y.Y.Zhang,Y.M.Li,B.Xu,Z.Q.Cao,W.G.Liu,ACS Appl.Mater.Interfaces 2016,8,8956)中的方法制备。
实施例1
本发明的一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵，通过以下步骤制得：
步骤1：将500mg ACG单体和10mg CMC溶于500μL去离子水中，通过2000rpm涡旋1min混合均匀并产生气泡；
步骤2：向步骤1的混合溶液中加入5mg APS引发剂，通过1000rpm涡旋1min使APS完全溶解并产生大量小气泡，得到水凝胶前体溶液；
步骤3：将步骤2的水凝胶前体溶液置于70℃水浴中进行聚合反应9s，迅速形成多孔凝胶，即PACG-CMC多孔水凝胶；
步骤4：将所步骤3的PACG-CMC多孔水凝胶浸入去离子水中48h进行纯化，除去未反应的小分子物质，-60℃冷冻干燥4d后得到PACG-CMC多孔止血海绵。
实施例2
本发明的一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵，通过以下步骤制得：
步骤1：将500mg ACG单体和30mg CMC溶于500μL去离子水中，通过2000rpm涡旋2min混合均匀并产生气泡；
步骤2：向步骤1的混合溶液中加入5mg APS引发剂，通过2000rpm涡旋2min使APS完全溶解并产生大量小气泡，得到水凝胶前体溶液；
步骤3：将步骤2的水凝胶前体溶液置于70℃水浴中进行聚合反应9s，迅速形成多孔凝胶，即PACG-CMC多孔水凝胶；
步骤4：将所步骤3的PACG-CMC多孔水凝胶浸入去离子水中48h进行纯化，除去未反应的小分子物质，-70℃冷冻干燥3d后得到PACG-CMC多孔止血海绵。
实施例3
本发明的一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵，通过以下步骤制得：
步骤1：将500mg ACG单体和50mg CMC溶于500μL去离子水中，通过3000rpm涡旋2min混合均匀并产生气泡；
步骤2：向步骤1的混合溶液中加入5mg APS引发剂，通过3000rpm涡旋2min使APS完全溶解并产生大量小气泡，得到水凝胶前体溶液；
步骤3：将步骤2的水凝胶前体溶液置于80℃水浴中进行聚合反应8s，迅速形成多孔凝胶，即PACG-CMC多孔水凝胶；
步骤4：将所步骤3的PACG-CMC多孔水凝胶浸入去离子水中48h进行纯化，除去未反应的小分子物质，-80℃冷冻干燥2d后得到PACG-CMC多孔止血海绵。
实施例4
本发明的一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵，通过以下步骤制得：
步骤1：将500mg ACG单体和70mg CMC溶于500μL去离子水中，通过3000rpm涡旋3min混合均匀并产生气泡；
步骤2：向步骤1的混合溶液中加入5mg APS引发剂，通过3000rpm涡旋3min使APS完全溶解并产生大量小气泡，得到水凝胶前体溶液；
步骤3：将步骤2的水凝胶前体溶液置于90℃水浴中进行聚合反应7s，迅速形成多孔凝胶，即PACG-CMC多孔水凝胶；
步骤4：将所步骤3的PACG-CMC多孔水凝胶浸入去离子水中48h进行纯化，除去未反应的小分子物质，-80℃冷冻干燥4d后得到PACG-CMC多孔止血海绵。
实施例5
本发明的一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵，通过以下步骤制得：
步骤1：将300mg ACG单体和50mg CMC溶于700μL去离子水中，通过1000rpm涡旋1min混合均匀并产生气泡；
步骤2：向步骤1的混合溶液中加入3mg APS引发剂，通过1000rpm涡旋1min使APS完全溶解并产生大量小气泡，得到水凝胶前体溶液；
步骤3：将步骤2的水凝胶前体溶液置于70℃水浴中进行聚合反应5s，迅速形成多孔凝胶，即PACG-CMC多孔水凝胶；
步骤4：将所步骤3的PACG-CMC多孔水凝胶浸入去离子水中24h进行纯化，除去未反应的小分子物质，-80℃冷冻干燥4d后得到PACG-CMC多孔止血海绵。
实施例6
本发明的一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵，通过以下步骤制得：
步骤1：将400mg ACG单体和50mg CMC溶于600μL去离子水中，通过2000rpm涡旋2min混合均匀并产生气泡；
步骤2：向步骤1的混合溶液中加入4mg APS引发剂，通过2000rpm涡旋2min使APS完全溶解并产生大量小气泡，得到水凝胶前体溶液；
步骤3：将步骤2的水凝胶前体溶液置于70℃水浴中进行聚合反应6s，迅速形成多孔凝胶，即PACG-CMC多孔水凝胶；
步骤4：将所步骤3的PACG-CMC多孔水凝胶浸入去离子水中24h进行纯化，除去未反应的小分子物质，-80℃冷冻干燥4d后得到PACG-CMC多孔止血海绵。
实施例7
本发明的一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵，通过以下步骤制得：
步骤1：将600mg ACG单体和50mg CMC溶于400μL去离子水中，通过4000rpm涡旋3min混合均匀并产生气泡；
步骤2：向步骤1的混合溶液中加入6mg APS引发剂，通过4000rpm涡旋3min使APS完全溶解并产生大量小气泡，得到水凝胶前体溶液；
步骤3：将步骤2的水凝胶前体溶液置于70℃水浴中进行聚合反应10s，迅速形成多孔凝胶，即PACG-CMC多孔水凝胶；
步骤4：将所步骤3的PACG-CMC多孔水凝胶浸入去离子水中72h进行纯化，除去未反应的小分子物质，-80℃冷冻干燥4d后得到PACG-CMC多孔止血海绵。
对比例1
一种PACG多孔海绵，通过以下步骤制得：
步骤1：将500mg ACG单体溶于500μL去离子水中，通过2000rpm涡旋1min混合均匀并产生气泡；
步骤2：向步骤1的混合溶液中加入5mg APS引发剂，通过2000rpm涡旋1min使APS完全溶解并产生大量小气泡，得到水凝胶前体溶液；
步骤3：将步骤2的水凝胶前体溶液置于70℃水浴中进行聚合反应9s，迅速形成PACG多孔凝胶；
步骤4：将所步骤3的PACG多孔水凝胶浸入去离子水中48h进行纯化，除去未反应的小分子物质，-80℃冷冻干燥4d后得到PACG多孔海绵。
由图1可以看到本发明制备得到的PACG-CMC多孔止血海绵外观为多孔状。
对本发明实施例2的50wt％ACG和3wt％CMC的PACG-CMC多孔止血海绵(红外谱图b)、实施例3的50wt％ACG和5wt％CMC的PACG-CMC多孔止血海绵(红外谱图a)、对比例1的PACG多孔海绵(红外谱图c)、CMC粉末(红外谱图d)、ACG粉末(红外谱图e)的进行了红外测试表征，结果如图2所示。从图中可以看出PACG-CMC海绵中在1604cm-1处ACG单体的丙烯酰基双键峰完全消失，由此表明聚合反应发生并且海绵内部形成了PACG网络骨架；从图中还可以看出CMC的加入对PACG的化学结构没有任何影响，由此表明CMC仅通过物理相互作用掺杂在聚合物网络中。
对本发明实施例1至4和对比例1具有不同CMC含量的PACG-CMC多孔止血海绵的孔隙率进行测试，结果如图3所示。从图中可以看出PACG-CMC海绵的孔隙率随着CMC含量升高呈现出先升高后下降的趋势；其中，当CMC含量为0时，海绵的孔隙率最低，只有35％左右；当CMC含量上升至1wt％和3wt％时，海绵的孔隙率分别增加到45％和55％左右；当CMC含量达到5wt％时，PACG-CMC海绵的孔隙率达到最大值65％；但当CMC含量为7wt％时，海绵的孔隙率反而下降至57％左右，这说明过高的CMC含量不利于海绵多孔结构的形成。
对本发明实施例1至4和对比例1具有不同CMC含量的PACG-CMC多孔止血海绵在不同时间间隔内对水的吸收速率进行测试，结果如图4所示。从图中可以看出PACG-CMC海绵的吸水率随着CMC含量的增加呈现先上升后下降的趋势；其中，当CMC含量达到5wt％时，PACG-CMC海绵具有最强的吸水能力，其瞬时吸水率在5s内可达到1000％以上，并且在所有海绵中,CMC含量为5wt％的PACG-CMC海绵的吸水率在50s内增幅最大，这与孔隙率测试的结果相符，这是因为CMC含量为5wt％的PACG-CMC海绵的孔隙率高，可以促进水分快速吸收，并且海绵内部的PACG主链网络和CMC大分子都具有优异的亲水性。
对本发明实施例1至4和对比例1具有不同CMC含量的PACG-CMC多孔止血海绵吸水后的机械性能进行测试，结果如图5所示。从图5a可以看出，CMC含量为0的PACG海绵和CMC含量为1wt％的PACG-CMC海绵具有几乎相同的抗压强度，仅约8kPa，而CMC含量为3wt％的PACG-CMC海绵的抗压强度为11kPa，随着CMC含量增加到5wt％，PACG-CMC海绵的抗压强度急剧上升到30kPa，但是当CMC含量增加到7wt％时，PACG-CMC海绵的抗压强度又迅速降至5kPa；由此表明当CMC含量太低时，PACG-CMC海绵很脆并且不能承受大的应力；而当CMC含量过多时，可能会逐渐显现出天然聚合物的固有机械性能较弱的特征，此时孔结构的产生使海绵更易碎；实施例3的50wt％ACG和5wt％CMC的PACG-CMC多孔止血海绵具有最合适的CMC含量，当用作止血剂时，更有利于保持自身的稳定性并良好地密封伤口。从图5b可以看出，吸水后的CMC含量为5wt％的PACG-CMC多孔止血海绵经历压缩时会产生较大的滞回圈，能够有效耗散能量，而且第1次循环与第10次循环的压缩曲线相比没有显着变化，由此表明本发明的PACG-CMC多孔止血海绵具有很好的机械稳定性。
对本发明实施例2至4和对比例1具有不同CMC含量的PACG-CMC多孔止血海绵进行生物相容性测试，结果如图6所示。从图中可以看出，当L929细胞与四种具有不同CMC含量的PACG-CMC海绵接触后，L929细胞的细胞存活率均高于85％，由此表明本发明的PACG-CMC多孔止血海绵均无细胞毒性。
对本发明实施例3的50wt％ACG和5wt％CMC的PACG-CMC多孔止血海绵与纱布、明胶海绵的体外止血能力进行评估和对比，结果如图7所示。从图中可以看出，当含有肝素的兔全血与纱布和明胶海绵接触1min后，血液仍然是红色且可流动的，倒置后并未形成血栓；而当含有肝素的兔全血与本发明实施例3的PACG-CMC多孔止血海绵接触时，血液形成了深红色的血块。这些结果本发明的PACG-CMC多孔止血海绵在体外具有比纱布和商用明胶海绵更好的凝血能力。
对本发明实施例3的50wt％ACG和5wt％CMC的PACG-CMC多孔止血海绵、纱布、明胶海绵的体内止血能力进行评估和对比，结果如图8所示。对于大鼠肝损伤模型而言，如图8a所示，将止血材料覆盖在大鼠肝损伤处60s后，纱布和明胶海绵组仍有血液从大鼠肝脏渗出，而实施例3的PACG-CMC多孔止血海绵组已完全止血；如图8c和8d所示，没有任何控制措施的空白组出现最大的失血量(>1300mg)和最长的止血时间(>120s)，纱布组、明胶海绵组和实施例3的PACG-CMC多孔止血海绵组的失血量依次减少，其中PACG-CMC多孔止血海绵的止血时间(66s)明显短于纱布和明胶海绵的止血时间。对于大鼠股动脉损伤模型而言，如图8b所示，按压90s后实施例3的PACG-CMC多孔止血海绵组不再有血液流出，但仍有血液从纱布组和明胶海绵组流出，说明PACG-CMC多孔止血海绵具有出色的止血作用；如图8e所示，与失血量为2750mg的空白组相比，传统纱布止血剂、商用明胶海绵止血剂和实施例3的PACG-CMC多孔止血海绵止血剂均显着降低了失血量，分别从1500降到750和150mg；此外，如图8f所示，空白组、纱布和明胶海绵的止血时间分别为196s、152s和138s，实施例3的PACG-CMC多孔止血海绵的止血时间为87s，止血时间最短。以上结果均表明，本发明的PACG-CMC多孔止血海绵具有出色的止血能力。
对本发明实施例3和实施例5至7具有不同ACG含量的PACG-CMC多孔止血海绵的孔隙率进行测试，结果如图9所示。从图中可以看出，随着ACG含量从30wt％逐渐增加到40wt％、50wt％、60wt％，PACG-CMC多孔止血海绵的孔隙率逐渐降低，这是由于ACG的含量越高，海绵内部骨架网络的交联密度就越高，孔隙率也就越低。
对本发明实施例3和实施例5至7具有不同ACG含量的PACG-CMC多孔止血海绵在不同时间间隔内对水的吸收速率进行测试，结果如图10所示。从图中可以看出，随着ACG的含量从30wt％增加到40wt％、50wt％、60wt％，PACG-CMC多孔止血海绵对水的吸收速率逐渐降低，这也是由于海绵内部的PACG骨架网络的交联密度随ACG含量的增加而增加，导致海绵的孔隙率降低，从而降低了海绵对水的吸收能力。
本发明的PACG-CMC多孔止血海绵中相互连接的多孔结构可以快速吸收血液中的水分，浓缩血液，富集红细胞和血小板；同时，PACG骨架网络的极性基团羧基在接触血液时还能够活化血小板，促进凝血，是一种有这广阔应用前景的止血剂。
本发明公开和提出的方法，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (10)

1.一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵，其特征在于，通过以下步骤制备得到：将ACG单体和CMC均匀分散在去离子水中，然后在引发剂引发的条件下发生聚合反应以成胶，得到PACG-CMC多孔水凝胶，最后经冷冻干燥得到PACG-CMC多孔止血海绵；其中，ACG单体的用量占总溶液的20～70wt％，CMC的用量占总溶液的0～15wt％且不等于0，引发剂的用量占ACG单体用量的0.5～2wt％，成胶温度为70～90℃，成胶时间为5～10s。
2.根据权利要求1所述的具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵，其特征在于：所述ACG单体的用量占总溶液的30～60wt％；所述CMC的用量占总溶液的0～7wt％且不等于0。
3.根据权利要求2所述的具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵，其特征在于：所述ACG单体的用量占总溶液的50wt％；所述CMC的用量占总溶液的5wt％。
4.根据权利要求1所述的具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵，其特征在于：所述引发剂为温水溶性引发剂，选自过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈；所述引发剂的用量占ACG单体用量的1wt％。
5.一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将N-丙烯酰基-2-甘氨酸(ACG)单体和羧甲基纤维素(CMC)溶于去离子水中，通过涡旋混合均匀并产生气泡；其中，ACG单体的用量占总溶液的20～70wt％，CMC的用量占总溶液的0～15wt％且不等于0；
步骤2：向步骤1的混合溶液中加入引发剂，通过涡旋使引发剂完全溶解并产生大量小气泡，得到水凝胶前体溶液；其中，引发剂的用量占ACG单体用量的0.5～2wt％；
步骤3：将步骤2的水凝胶前体溶液置于70～90℃水浴中进行聚合反应5～10s以成胶，得到PACG-CMC多孔水凝胶；
步骤4：将所步骤3的PACG-CMC多孔水凝胶浸入去离子水中进行纯化，除去未反应的小分子物质，冷冻干燥后得到PACG-CMC多孔止血海绵。
6.根据权利要求5所述的具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵的制备方法，其特征在于，在步骤1中，所述ACG单体的用量占总溶液的30～60wt％；所述CMC的用量占总溶液的0～7wt％且不等于0；涡旋速率为1000～4000rpm，涡旋时间为1～3min。
7.根据权利要求6所述的具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵的制备方法，其特征在于，在步骤1中，所述ACG单体的用量占总溶液的50wt％；所述CMC的用量占总溶液的5wt％。
8.根据权利要求5所述的具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵的制备方法，其特征在于，在步骤2中，所述引发剂为温水溶性引发剂，选自过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈；所述引发剂的用量占ACG单体用量的1wt％；涡旋速率为1000～4000rpm，涡旋时间为1～3min。
9.根据权利要求5所述的具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵的制备方法，其特征在于，在步骤4中，将所述PACG-CMC多孔水凝胶在去离子水中浸泡24～72h后，-60～-80℃冷冻干燥2～4d。
10.权利要求1至4任一项所述的具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵在制备止血剂或止血材料中的应用。
CN202010188870.1A 2020-03-17 2020-03-17 一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵及其制备方法和应用 Active CN113398321B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010188870.1A CN113398321B (zh) 2020-03-17 2020-03-17 一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010188870.1A CN113398321B (zh) 2020-03-17 2020-03-17 一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113398321A true CN113398321A (zh) 2021-09-17
CN113398321B CN113398321B (zh) 2022-04-12

Family

ID=77677184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010188870.1A Active CN113398321B (zh) 2020-03-17 2020-03-17 一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113398321B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1264321A (zh) * 1997-05-13 2000-08-23 普渡研究基金会 具有快速溶胀、高机械强度和超吸收特性的水凝胶复合物和超多孔水凝胶复合物
AU8554101A (en) * 1997-05-13 2002-01-31 Purdue Research Foundation Hydrogel composites and superporous hydrogel composites having fast swelling, high mechanical strength, and superabsorbent properties
WO2002085419A2 (en) * 2001-04-23 2002-10-31 Wisconsin Alumni Research Foundation Bifunctional-modified hydrogels
CN102153784A (zh) * 2011-04-15 2011-08-17 武汉市思泰利医疗器械发展有限公司 无定形水凝胶及其制备方法
CN106397646A (zh) * 2015-08-03 2017-02-15 天津大学 高强度超分子水凝胶及其制备方法和应用
CN107050502A (zh) * 2016-12-20 2017-08-18 欣乐加生物科技有限公司 一种超吸水性高分子水凝胶干胶海绵及其制备方法和用途
CN107964056A (zh) * 2017-11-15 2018-04-27 华东理工大学 光偶合交联水凝胶材料的制备方法、原料、产品及应用
CN110835382A (zh) * 2018-08-16 2020-02-25 天津大学 一种可自溶的高强速粘水凝胶及其制备方法和应用

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1264321A (zh) * 1997-05-13 2000-08-23 普渡研究基金会 具有快速溶胀、高机械强度和超吸收特性的水凝胶复合物和超多孔水凝胶复合物
AU8554101A (en) * 1997-05-13 2002-01-31 Purdue Research Foundation Hydrogel composites and superporous hydrogel composites having fast swelling, high mechanical strength, and superabsorbent properties
WO2002085419A2 (en) * 2001-04-23 2002-10-31 Wisconsin Alumni Research Foundation Bifunctional-modified hydrogels
CN102153784A (zh) * 2011-04-15 2011-08-17 武汉市思泰利医疗器械发展有限公司 无定形水凝胶及其制备方法
CN106397646A (zh) * 2015-08-03 2017-02-15 天津大学 高强度超分子水凝胶及其制备方法和应用
CN107050502A (zh) * 2016-12-20 2017-08-18 欣乐加生物科技有限公司 一种超吸水性高分子水凝胶干胶海绵及其制备方法和用途
CN107964056A (zh) * 2017-11-15 2018-04-27 华东理工大学 光偶合交联水凝胶材料的制备方法、原料、产品及应用
CN110835382A (zh) * 2018-08-16 2020-02-25 天津大学 一种可自溶的高强速粘水凝胶及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FEI GAO: "Sea Cucumber-inspired Autolytic hydrogels exhibiting tunable high mechanical performances, Repairability, and reusability", 《ACS APPL. MATER. INTERFACES》 *
XINYU CHEN: "A robust poly(N-acryloyl-2-glycine)-based sponge for rapid hemostasis", 《BIOMATERIALS SCIENCE》 *
XIYANG DAI: "A Mechanically Strong, Highly Stable, Thermoplastic, and self-healable Supramolecular Polymer Hydrogel", 《ADVANCED MATERIALS》 *
张敏: "半-IPN羧甲基纤维素/聚（丙烯酰胺-共-甲基丙烯酸钠）水凝胶制备及其吸附性能", 《环境工程学报》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113398321B (zh) 2022-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2759898C2 (ru) Суперабсорбирующая полимерная гидрогелевая ксерогелевая губка, способ ее получения и применение
Li et al. Preparation and the hemostatic property study of porous gelatin microspheres both in vitro and in vivo
Xiang et al. A novel hydrogel based on Bletilla striata polysaccharide for rapid hemostasis: Synthesis, characterization and evaluation
CN114767919B (zh) 一种快速止血用水凝胶粉末及制备方法与应用
Chen et al. A robust poly (N-acryloyl-2-glycine)-based sponge for rapid hemostasis
CN110090317A (zh) 一种超吸水性高分子水凝胶抗菌海绵及其制备方法和用途
CN112516374B (zh) 一种止血用壳聚糖/Mxene抗菌复合海绵及其制备方法
CN108384162B (zh) 一种海绵材料及其制备方法与应用
CN112023109B (zh) 一种可粘附自修复止血膜及其制备方法
CN108853570A (zh) 一种止血海绵及其制备方法
CN106902383B (zh) 一种改性葡聚糖修饰的纳米凝胶止血材料及其制备和应用
Yan et al. Synthesis and properties of poly (DEX-GMA/AAc) microgel particle as a hemostatic agent
CN111617310B (zh) 一种止血海绵及其制备方法和应用
CN113663116A (zh) 具有止血和抗粘连的离子基水凝胶及其制备方法和应用
CN113893386A (zh) 一种喷涂干粉凝胶敷料及其制备方法
CN114010836B (zh) 一种止血敷料及其制备方法
JP6461957B2 (ja) トロンビンとペクチンとを含む乾燥パッド
CN108310450A (zh) 一种快速喷射成膜的医疗止血材料及应用方法
CN113398321B (zh) 一种具有高吸液率和高回弹性的多孔止血海绵及其制备方法和应用
WO2021128050A1 (en) Hemostatic paste and uses thereof
CN108295297A (zh) 一种医疗急救快速冷凝止血纱布及制备方法
CN112007204B (zh) 一种抗感染促愈合止血防粘连膜及其制备方法
CN112870430B (zh) 基于天然多糖的复合凝胶止血粉、其制备方法及应用
CN114887110A (zh) 一种可快速止血的止血材料及制备方法
TW202227149A (zh) 澱粉基蓬鬆顆粒及其製備方法與應用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant