CN113855845A - 表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布及其制备方法 - Google Patents

表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布，该止血纱布由医用纱布、烷基改性壳聚糖凝胶和聚乙二醇组成，所述烷基改性壳聚糖凝胶沉积在医用纱布上，所述聚乙二醇附着在改性壳聚糖凝胶的表面，该止血纱布具有多孔结构，孔隙率为5％～20％。本发明还提供了该止血纱布的制备方法，将医用纱布在烷基改性壳聚糖溶液或多孔改性壳聚糖溶液中充分浸泡后，置于NaOH溶液中使烷基改性壳聚糖沉积在医用纱布上形成烷基改性壳聚糖凝胶，取出，洗涤后置于聚乙二醇溶液中充分浸泡，冷冻干燥，即得。本发明提供的止血纱布具有良好的机械强度、稳定性和快速止血能力。

Description

表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布及其制备方法
技术领域
本发明属于止血纱布领域，涉及一种表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布及其制备方法。
背景技术
无论是在战争还是和平年代，不可控出血都是接受急救前死亡的主要原因，因止血不及时导致的死亡约占创伤死亡的30％～40％。因此，发展安全、可快速止血的功能材料已成为现阶段止血研究的重点。理想的止血材料应具备以下几个特点：止血效率高，安全性高，成本低以及重量轻。现有的止血材料主要包括胶原类，如明胶、胶原蛋白和微纤维胶原，以及天然多糖类，如纤维素、淀粉和壳聚糖，但它们的快速止血能力仍有待提高。
壳聚糖是甲壳素去乙酰化的产物，目前已广泛应用于化工、食品、医药、纺织等多个领域。由于来源广泛，生物相容性和降解性优良，壳聚糖及其衍生物现已成为生物医学领域备受关注的高分子材料。壳聚糖的止血机理现在仍不够清晰，普遍认为是由于壳聚糖及其衍生物能增强血小板的黏附和聚集作用，促进血小板血栓形成，从而加快内源性凝血过程以加速凝血。Guangqian Lan等制备了壳聚糖明胶复合海绵作为外科吸血材料，从蚕蛹中提取壳聚糖，将壳聚糖与明胶混合后用丹宁酸交联，真空冷冻干燥，即得壳聚糖与明胶比例不同的复合海绵，其通过实验证实，当壳聚糖与明胶的质量比达到5:5时，复合海绵的血凝指数(BCI)最佳且无明显细胞毒性，是一种潜在的可用于手术止血的材料。Wen Liu等采用京尼平作为交联剂，用反向乳液交联法制备了壳聚糖明胶复合微球，该复合微球与红细胞和血小板有较好的亲和力，溶血率低，在皮肤裂伤模型中具有很好的止血效果，是一种具有应用潜力的止血材料。Xinchen Du等制备了一种改性壳聚糖可注射水凝胶，通过水凝胶预聚液体外凝固肝素钠抗凝全血测试了其体外止血性能，在大鼠出血性肝模型中测试了其体内止血性能。但是，上述壳聚糖明胶复合海绵的机械强度较为有限，在使用过程中容易破裂；而壳聚糖明胶复合微球不可按压，无法用于大出血的情况；改性壳聚糖可注射水凝胶仅能涂覆使用，机械强度有限，难以适用于需要包裹的伤口的止血，且长期稳定性不好。上述几种止血材料最大的不足是止血速度慢、止血效果不能尽如人意。因此，开发出机械强度高、止血速度快且稳定性更好的止血材料具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布及其制备方法，以提高止血纱布的机械强度，加快止血速度和改善止血效果。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布，该止血纱布由医用纱布、烷基改性壳聚糖凝胶和聚乙二醇组成，所述烷基改性壳聚糖凝胶沉积在医用纱布上，所述聚乙二醇附着在改性壳聚糖凝胶的表面，该止血纱布具有多孔结构，孔隙率为5％～20％。
上述表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布的技术方案中，所述烷基改性壳聚糖凝胶是烷基改性壳聚糖在碱性条件下沉积在医用纱布上的，所述烷基改性壳聚糖的结构如式(Ⅰ)所示，
Figure BDA0003284798630000021
式(Ⅰ)中，R为C6～C18直链烷基；烷基改性壳聚糖中，烷基的取代度为3％～30％。
上述表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布的技术方案中，该止血纱布的孔径为10～500μm。
上述表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布的技术方案中，所述止血纱布中，医用纱布、烷基改性壳聚糖与聚乙二醇的质量比为1:(1～2):(1～3)。
上述表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布的技术方案中，所述的聚乙二醇的分子量优选不超过2000，例如，可行的有PEG 600，PEG 800，PEG 1000，PEG 1500等。
上述表面亲水改性的壳聚糖多孔凝胶止血纱布的技术方案中，所述医用纱布可以是单层或多层医用纱布。
本发明还提供了上述表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布的制备方法，包括以下步骤：
(1)将烷基改性壳聚糖溶于乙酸水溶液中，得到烷基改性壳聚糖溶液；将烷基改性壳聚糖溶液与空气、或者空气和油相充分混合，或者向烷基改性壳聚糖溶液中加入表面活性剂并剧烈搅拌，得到多孔改性壳聚糖溶液；
(2)将医用纱布浸没于步骤(1)所述烷基改性壳聚糖溶液或多孔改性壳聚糖溶液中，待医用纱布充分吸收烷基改性壳聚糖溶液或多孔改性壳聚糖溶液后，取出，然后浸没于浓度为5～20g/L的NaOH溶液中使烷基改性壳聚糖沉积在医用纱布上形成烷基改性壳聚糖凝胶，取出，洗涤去除NaOH，冷冻干燥，得到壳聚糖多孔止血纱布；
(3)将壳聚糖多孔止血纱布置于浓度为0.5wt.％～10wt.％的聚乙二醇溶液中充分浸泡，冷冻干燥，即得表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布。
上述表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布的制备方法的步骤(1)中，乙酸水溶液的浓度优选为0.2～0.5mol/L，烷基改性壳聚糖溶液的浓度优选为2.5～20g/L。
上述表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布的制备方法的步骤(1)中，当采用将烷基改性壳聚糖与空气充分混合的方式制备多孔改性壳聚糖溶液时，在向烷基改性壳聚糖溶液中通入空气的条件下剧烈搅拌，控制改性壳聚糖溶液的体积与通入的空气的体积之比为(20～1):1；当采用将烷基改性壳聚糖与空气和油相充分混合的方式制备多孔改性壳聚糖溶液时，在向烷基改性壳聚糖溶液中加入油相后，在空气氛围中剧烈搅拌，控制烷基改性壳聚糖溶液与油相的体积比为(20～1):1；当采用向烷基改性壳聚糖溶液中加入表面活性剂并剧烈搅拌的方式制备多孔改性壳聚糖溶液时，控制表面活性剂与烷基改性壳聚糖的质量比为(0.01～1):1。
上述表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布的制备方法的步骤(2)中，所述油相为安全无毒或易挥发的憎水性物质，常温下呈液态，例如可以是大豆油、玉米油或者乙酸乙酯等；所述表面活性剂为阳离子型表面活性剂或者非离子型表面活性剂，常见的表面活性剂有吐温、司盘、季铵盐、以及伯胺盐等。
上述表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布的制备方法的步骤(3)中，将壳聚糖多孔止血纱布置于聚乙二醇中浸泡，是利用壳聚糖多孔止血纱布上丰富的孔结构将聚乙二醇充分吸附在壳聚糖多孔止血纱布上，同时烷基改性壳聚糖凝胶与聚乙二醇之间还存在静电作用，可促进二者结合，在冷冻干燥后，聚乙二醇即附着在了烷基改性壳聚糖凝胶上，增加止血纱布的亲水性。优选地，控制壳聚糖多孔止血纱布在聚乙二醇溶液中的浸泡时间为30min～2h。
上述表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布的制备方法中，所采用的烷基改性壳聚糖可以直接购买，也可以自行合成，一种可行的烷基改性壳聚糖的制备方法如下：
将壳聚糖溶于乙酸水溶液中形成浓度为0.25wt.％～10wt.％的壳聚糖溶液，然后加入无水乙醇并混合均匀得到溶液A，将碳原子数为6～18的直链饱和一元脂肪醛溶于无水乙醇中得到溶液B；将溶液A与溶液B充分混合，得到溶液C；向溶液C中加入硼氢化钠的乙醇溶液，在搅拌条件下充分反应，然后用NaOH溶液调节所得反应液的pH值至7～11，再加入无水乙醇，洗涤、分离出固态产物，将所得固态产物洗涤，干燥，即得烷基改性壳聚糖；
控制所述直链饱和一元脂肪醛与壳聚糖的氨基的摩尔比为(0.03～0.3):1，控制硼氢化钠与壳聚糖的氨基的摩尔比为(1～10):1。
本发明提供的表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布的止血机理如下：
本发明所述表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布具有丰富的孔结构，并且在烷基改性壳聚糖凝胶上附着了聚乙二醇，丰富的孔结构有利于止血纱布快速吸液，壳聚糖凝胶表面附着的聚乙二醇有效增加了止血纱布的亲水性，以上两方面共同作用可提高止血纱布的吸血速率，使血液中血细胞的浓度快速升高，促进血小板血栓形成；同时，在血液进入止血纱布后，止血纱布中烷基改性壳聚糖的疏水侧链可以锚定到血细胞的磷脂双分子层中，形成一个自支撑的三维凝胶网络，从而协同实现快速凝血过程，如图3所示。此外，本发明提供的止血纱布以现有的医用纱布为基础改性制备得到，保有了现有医用纱布自身的强度，相对于现有的壳聚糖止血凝胶及壳聚糖-胶原复合海绵而言，具有机械强度高的特点。因而，本发明提供的止血纱布同时具有良好的机械强度和快速止血能力。
与现有技术相比，本发明的技术方案产生了以下有益的技术效果：
1.本发明提供了一种表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布，该止血纱布由医用纱布、烷基改性壳聚糖凝胶和聚乙二醇组成，烷基改性壳聚糖凝胶沉积在医用纱布上，聚乙二醇附着在改性壳聚糖凝胶的表面，该止血纱布具有多孔结构，孔隙率为5％～20％。由于该止血纱布的改性壳聚糖凝胶上附着了聚乙二醇，使得其亲水性大大提高，同时，该止血纱布具有丰富的孔结构，以上两方面的因素使得该止血纱布具有高效的吸血速率，可使血液中血细胞的浓度快速升高，促进血小板血栓形成，加快内源性凝血过程。当血液进入止血纱布内部之后，其中的血细胞与烷基改性壳聚糖发生作用，改性壳聚糖的疏水侧链锚定到血细胞的磷脂双分子层中，可实现协同止血。由于该止血纱布是以医用纱布为基础改性制备得到的，因而它保有了医用纱布本身的机械强度，同时，附着在该止血纱布上的烷基改性壳聚糖凝胶和聚乙二醇具有良好的稳定性。与现有的壳聚糖复合止血材料相比，本发明提供的止血纱布不但具有良好的机械强度，而且附着于医用纱布上的功能材料具有良好的稳定性，还可以实现快速凝血，可改善止血效果。
2.本发明提供的表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布，在制备时未使用交联剂，因而可避免戊二醛等有毒交联剂带来的安全性问题，同时，在制备过程中通过NaOH中和了反应液中的乙酸，可避免乙酸残留造成炎症反应的问题，具有安全性高的特点。
3.本发明通过体外凝血实验证实，本发明提供的止血纱布在20s内的凝血指数在10％以下，相对于未进行聚乙二醇亲水改性以及未改性壳聚糖制备的止血纱布而言，止血纱布的凝血指数得到了显著的降低，说明本发明的止血纱布具有优异的止血性能。同时，本发明制备的止血纱布在水中浸泡5小时，其上沉积的烷基改性壳聚糖和聚乙二醇未出现脱落问题，说明该止血纱布的稳定性完全可满足实际应用的需求。
4.本发明还提供了表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布的制备方法，该方法的工艺简单，生产成本低，可实现批量生产，同时，通过调节烷基改性壳聚糖溶液的浓度及与空气或油相的体积比，可调控该止血纱布的孔隙率，具有可调可控性好的特点。
附图说明
图1是本发明实施例1中止血纱布的制备过程示意图，其中a图是烷基改性壳聚糖溶液，b图是多孔改性壳聚糖溶液，c图是将医用纱布在多孔改性壳聚糖溶液中浸泡，d图是将浸泡后的医用纱布在NaOH溶液中沉积改性壳聚糖凝胶，e图是将壳聚糖多孔止血纱布在聚乙二醇溶液中浸泡改性，图中，1-气泡、2-油滴，3-烷基改性壳聚糖凝胶。
图2是实施例1中烷基改性壳聚糖的合成过程。
图3是本发明的止血纱布的止血机理示意图，其中，(B)图是(A)图的局部放大图，4-红细胞、5-白细胞、6-被激活的血小板。
图4是实施例1制备的止血纱布的光学照片。
图5是空白纱布及实施例1制备的止血纱布在不同放大倍数下的扫描电镜照片，其中，a是空白纱布，b、c是不同放大倍数下的止血纱布。
图6是实施例2制备的止血纱布的光学照片。
图7是实施例2制备的止血纱布的凝血指数随时间变化图。
图8是实施例3制备的止血纱布的凝血指数随时间变化图。
图9是实施例4中各止血纱布的凝血指数随时间变化图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明提供的表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布及其制备方法作进一步说明。有必要指出，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员根据上述发明内容，对本发明做出一些非本质的改进和调整进行具体实施，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例中，制备表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布，制备过程示意图如图1所示，步骤如下：
(1)制备烷基改性壳聚糖
烷基改性壳聚糖的制备过程如图2所示。将壳聚糖(CS)加入浓度为0.2mol/L的乙酸水溶液中，磁力搅拌混合均匀，得到CS浓度为1.8wt.％的CS溶液，然后按照CS溶液与无水乙醇的体积比为1.5:1的比例加入无水乙醇，磁力搅拌混合均匀，得到溶液A。将十二醛溶于无水乙醇中，得到体积浓度为5.7％的十二醛溶液，记作溶液B。将溶液A与溶液B混合，得到溶液C。将硼氢化钠在冰浴条件下溶于无水乙醇中形成浓度为0.048g/mL的硼氢化钠溶液。
向溶液C中滴加硼氢化钠溶液，在搅拌条件下充分反应，用NaOH溶液调节所得反应液的pH值至7，然后加入大量无水乙醇，洗涤、分离出固态产物，将所得固态产物用纯水洗涤，干燥，即得烷基改性壳聚糖(十二烷基改性壳聚糖)。
该步骤中，控制溶液C中十二醛与CS的氨基的摩尔比为0.05:1，控制硼氢化钠与CS氨基的摩尔比为3:1。
(2)配制多孔改性壳聚糖溶液
将烷基改性壳聚糖溶于0.2mol/L的乙酸水溶液中，得到浓度为7.5g/L的烷基改性壳聚糖溶液；将烷基改性壳聚糖溶液与大豆油按照5:1的体积比混合，在10000rmp的转速下均质乳化10s，得到含有油滴和气泡的烷基改性壳聚糖溶液(即多孔改性壳聚糖溶液)。
(3)制备壳聚糖多孔止血纱布
将三层医用纱布浸没于步骤(2)制备的多孔改性壳聚糖溶液中，待所述医用纱布充分吸收多孔改性壳聚糖溶液后，取出，将充分吸收多孔改性壳聚糖溶液的医用纱布浸没于浓度为20g/L的NaOH溶液中使烷基改性壳聚糖沉积在医用纱布上形成烷基改性壳聚糖凝胶，待所述医用纱布上不再生成烷基改性壳聚糖凝胶时(纱布的形态不再发生变化时)，取出，分别用异丙醇、乙醇和去离子水清洗2遍，冷冻干燥，得到壳聚糖多孔止血纱布。
(4)制备表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布
将壳聚糖多孔止血纱布浸没于浓度为2wt.％的聚乙二醇600(PEG 600)溶液中浸泡30min，使PEG 600附着于烷基改性壳聚糖凝胶上，冷冻干燥，即得表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布。
图4是本实施例制备的表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布的光学照片。图5是空白纱布(即三层医用纱布)及本实施例制备的表面亲水的多孔改性壳聚糖止血纱布的扫描电镜图。由图4可知，烷基改性的壳聚糖凝胶和PEG 600填充了医用纱布的纤维之间的孔隙。由图5可知，附着在医用纱布上的烷基改性的壳聚糖凝胶和PEG 600上具有多孔结构，使得所制备的止血纱布具有丰富的孔隙结构并保留了一定的孔隙率，测试发现该止血纱布的孔隙率大约在10％～20％之间，丰富的多孔结构有利于止血纱布快速吸收液体。
将本实施例制备的表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布浸没于纯水中，观察沉积在三层医用纱布上的烷基改性壳聚糖凝胶和聚乙二醇形成的功能层的稳定性，结果发现，在纯水中浸泡5h后，功能层仍然稳定存在，并未出现脱落，可满足实际的止血应用需求。
实施例2
本实施例中，制备表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布，步骤如下：
(1)制备烷基改性壳聚糖
将CS加入浓度为0.2mol/L的乙酸水溶液中，磁力搅拌混合均匀，得到CS浓度为3.5wt.％的CS溶液，然后按照CS溶液与无水乙醇的体积比为1.5:1的比例加入无水乙醇，磁力搅拌混合均匀，得到溶液A。将十二醛溶于无水乙醇中，得到体积浓度为5.7％的十二醛溶液，记作溶液B。将溶液A与溶液B混合，得到溶液C。将硼氢化钠在冰浴条件下溶于无水乙醇中形成浓度为0.048g/mL的硼氢化钠溶液。
向溶液C中滴加硼氢化钠溶液，在搅拌条件下充分反应，用NaOH溶液调节所得反应液的pH值至9，然后加入大量无水乙醇，洗涤、分离出固态产物，将所得固态产物用纯水洗涤，干燥，即得烷基改性壳聚糖(十二烷基改性壳聚糖)。
该步骤中，控制溶液C中十二醛与CS的氨基的摩尔比为0.08:1，控制硼氢化钠与CS的氨基的摩尔比为3:1。
(2)配制烷基改性壳聚糖溶液
将步骤(1)制备的烷基改性壳聚糖溶于0.2mol/L的乙酸水溶液中，得到浓度为10g/L的烷基改性壳聚糖溶液。
(3)制备壳聚糖多孔止血纱布
将三层医用纱布浸没于步骤(2)制备的烷基改性壳聚糖溶液中，待所述医用纱布充分吸收烷基改性壳聚糖溶液后，取出，将充分吸收烷基改性壳聚糖溶液的医用纱布浸没于浓度为20g/L的NaOH溶液中使烷基改性壳聚糖沉积在医用纱布上形成烷基改性壳聚糖凝胶，待所述医用纱布上不再生成烷基改性壳聚糖凝胶时(纱布的形态不再发生变化时)，取出，分别用异丙醇、乙醇和去离子水清洗2遍，冷冻干燥，得到壳聚糖多孔止血纱布。
(4)制备表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布
将壳聚糖多孔止血纱布浸没于浓度为2wt.％的PEG 600溶液中浸泡30min，使PEG600附着于烷基改性壳聚糖凝胶上，冷冻干燥，即得表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布。
图6是本实施例制备的表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布的光学照片。
将本实施例制备的表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布浸没于纯水中，观察沉积在三层医用纱布上的烷基改性壳聚糖凝胶和聚乙二醇形成的功能层的稳定性，结果发现，在纯水中浸泡5h后，功能层仍然稳定存在，并未出现脱落，可满足实际的止血应用需求。
以下对本实施例制备的表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布进行体外凝血实验：
将枸橼酸钠抗凝兔全血摇匀，置于37℃水浴中预热10min。将表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布裁剪成0.5cm×1cm大小，取若干培养皿，分别向各培养皿中放入一块所述止血纱布。分别向各装有止血纱布的培养皿中添加15μL抗凝兔全血，在添加抗凝兔全血后的第10s，20s，30s，40s，50s，60s分别向各离心管中加入5mLPBS缓冲液，充分溶血后，吸取上清液测吸光度。以不添加止血纱布的情况作为对照组。每组实验重复三次，根据下式计算凝血指数(BCI)，
Figure BDA0003284798630000081
式中，A样为样品上清液的吸光度，A参为对照组上清液的吸光度。
图7是本实施例制备的表面亲水的多孔改性壳聚糖止血纱布的凝血指数随时间的变化图，由图可知，在本实施例的测试条件下，止血纱布在10s时BCI即可降至10％以下，表明该止血纱布能快速止血并具有良好的止血效果。
实施例3
本实施例中，制备表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布，步骤如下：
(1)制备烷基改性壳聚糖
将CS加入浓度为0.2mol/L的乙酸水溶液中，磁力搅拌混合均匀，得到CS浓度为3.5wt.％的CS溶液，然后按照CS溶液与无水乙醇的体积比为1.5:1的比例加入无水乙醇，磁力搅拌混合均匀，得到溶液A。将十二醛溶于无水乙醇中，得到体积浓度为5.7％的十二醛溶液，记作溶液B。将溶液A与溶液B混合，得到溶液C。将硼氢化钠在冰浴条件下溶于无水乙醇中形成浓度为0.048g/mL的硼氢化钠溶液。
向溶液C中滴加硼氢化钠溶液，在搅拌条件下充分反应，用NaOH溶液调节所得反应液的pH值至9，然后加入大量无水乙醇，洗涤、分离出固态产物，将所得固态产物用纯水洗涤，干燥，即得烷基改性壳聚糖(十二烷基改性壳聚糖)。
该步骤中，控制溶液C中十二醛与CS的氨基的摩尔比为0.08:1，控制硼氢化钠与CS的氨基的摩尔比为5:1。
(2)配制多孔改性壳聚糖溶液
将烷基改性壳聚糖溶于0.2mol/L的乙酸水溶液中，得到浓度为7.5g/L的烷基改性壳聚糖溶液；将烷基改性壳聚糖溶液与大豆油按照5:1的体积比混合，在10000rmp的转速下均质乳化30s，得到含有油滴的烷基改性壳聚糖溶液(即多孔改性壳聚糖溶液)。
(3)制备壳聚糖多孔止血纱布
将三层医用纱布浸没于步骤(2)制备的多孔改性壳聚糖溶液中，待所述医用纱布充分吸收多孔改性壳聚糖溶液后，取出，将充分吸收多孔改性壳聚糖溶液的医用纱布浸没于浓度为20g/L的NaOH溶液中使烷基改性壳聚糖沉积在医用纱布上形成烷基改性壳聚糖凝胶，待所述医用纱布上不再生成烷基改性壳聚糖凝胶时(纱布的形态不再发生变化时)，取出，分别用异丙醇、乙醇和去离子水清洗2遍，冷冻干燥，得到壳聚糖多孔止血纱布。
(4)制备表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布
将壳聚糖多孔止血纱布浸没于浓度为2wt.％的PEG 600溶液中浸泡30min，使PEG600附着烷基改性壳聚糖凝胶上，冷冻干燥，即得表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布。
将本实施例制备的表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布浸没于纯水中，观察沉积在三层医用纱布上的烷基改性壳聚糖凝胶和聚乙二醇形成的功能层的稳定性，结果发现，在纯水中浸泡5h后，功能层仍然稳定存在，并未出现脱落，可满足实际的止血应用需求。
按照实施例2的方法对本实施例制备的表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布进行体外凝血实验，结果如图8所示。由图8可知，在本实施例的测试条件下，止血纱布在20s时BCI即可降至10％以下，表明该止血纱布能快速止血并具有良好的止血效果。
对比例1
本对比例中，以未改性的壳聚糖制备止血纱布，步骤如下：
(1)配制壳聚糖溶液
将壳聚糖溶于0.2mol/L的乙酸水溶液中，得到浓度为7.5g/L的壳聚糖溶液。
(2)制备壳聚糖多孔止血纱布
将三层医用纱布浸没于步骤(1)制备的壳聚糖溶液中，待所述医用纱布充分吸收壳聚糖溶液后，取出，将充分吸收壳聚糖溶液的医用纱布浸没于浓度为20g/L的NaOH溶液中使壳聚糖沉积在医用纱布上形成壳聚糖凝胶，待所述医用纱布上不再生成壳聚糖凝胶时(纱布的形态不再发生变化时)，取出，分别用异丙醇、乙醇和去离子水清洗2遍，冷冻干燥，得到壳聚糖多孔止血纱布。
(4)制备表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布
将壳聚糖多孔止血纱布浸没于浓度为2wt.％的PEG 600溶液中浸泡30min，使PEG600附着于壳聚糖凝胶上，冷冻干燥，即得表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布，将该止血纱布记作CS纱布。
实施例4
本实施例中，对三层医用纱布(记作空白纱布)、对比例1制备的CS纱布、实施例3步骤(3)制备的壳聚糖多孔止血纱布(记作HMCS纱布)、实施例3步骤(4)制备的表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布(记作HMCS-PEG纱布)，按照实施例2的方法进行体外凝血实验，结果如图9所示。
由图9可知，在本实施例的测试条件下，实施例3步骤(4)制备的表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布(HMCS-PEG纱布)的止血效果最好，凝血指数在10％以下，对比例1制备的CS纱布的止血效果次之，凝血指数在17％～28％，而空白纱布的凝血指数在25％～41％之间，实施例3步骤(3)制备的壳聚糖多孔止血纱布(HMCS纱布)的止血性能最差，凝血指数在81％以上。说明在医用纱布上沉积烷基改性壳聚糖凝胶并进行PEG亲水改性，可有效提升纱布的止血效果。
实施例5
本实施例中，制备表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布，步骤如下：
(1)制备烷基改性壳聚糖
将CS加入浓度为0.5mol/L的乙酸水溶液中，磁力搅拌混合均匀，得到CS浓度为10wt.％的CS溶液，然后按照CS溶液与无水乙醇的体积比为1.5:1的比例加入无水乙醇，磁力搅拌混合均匀，得到溶液A。将十八醛溶于无水乙醇中，得到体积浓度为6％的十八醛溶液，记作溶液B。将溶液A与溶液B混合，得到溶液C。将硼氢化钠在冰浴条件下溶于无水乙醇中形成浓度为0.05g/mL的硼氢化钠溶液。
向溶液C中滴加硼氢化钠溶液，在搅拌条件下充分反应，用NaOH溶液调节所得反应液的pH值至11，然后加入大量无水乙醇，洗涤、分离出固态产物，将所得固态产物用纯水洗涤，干燥，即得烷基改性壳聚糖(十八烷基改性壳聚糖)。
该步骤中，控制溶液C中十八醛与CS的摩尔比为0.2:1，控制硼氢化钠与CS的氨基的摩尔比为5:1。
(2)配制多孔改性壳聚糖溶液
将烷基改性壳聚糖溶于0.5mol/L的乙酸水溶液中，得到浓度为10g/L的烷基改性壳聚糖溶液；在向烷基改性壳聚糖溶液中通入空气的条件下(通入的空气量为烷基改性壳聚糖体积的1倍)以10000rmp的转速下搅拌30s，得到含有气泡的烷基改性壳聚糖溶液(即多孔改性壳聚糖溶液)。
(3)制备壳聚糖多孔止血纱布
将三层医用纱布浸没于步骤(2)制备的多孔改性壳聚糖溶液中，待所述医用纱布充分吸收多孔改性壳聚糖溶液后，取出，将充分吸收多孔改性壳聚糖溶液的医用纱布浸没于浓度为10g/L的NaOH溶液中使烷基改性壳聚糖沉积在医用纱布上形成烷基改性壳聚糖凝胶，待所述医用纱布上不再生成烷基改性壳聚糖凝胶时(纱布的形态不再发生变化时)，取出，分别用异丙醇、乙醇和去离子水清洗2遍，冷冻干燥，得到壳聚糖多孔止血纱布。
(4)制备表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布
将壳聚糖多孔止血纱布浸没于浓度为10wt.％的PEG 800溶液中浸泡1h，使PEG800附着烷基改性壳聚糖凝胶上，冷冻干燥，即得表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布。
将本实施例制备的表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布浸没于纯水中，观察沉积在三层医用纱布上的烷基改性壳聚糖凝胶和聚乙二醇形成的功能层的稳定性，结果发现，在纯水中浸泡5h后，功能层仍然稳定存在，并未出现脱落，可满足实际的止血应用需求。
实施例6
本实施例中，制备表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布，步骤如下：
(1)制备烷基改性壳聚糖
将CS加入浓度为0.3mol/L的乙酸水溶液中，磁力搅拌混合均匀，得到CS浓度为0.25wt.％的CS溶液，然后按照CS溶液与无水乙醇的体积比为1.5:1的比例加入无水乙醇，磁力搅拌混合均匀，得到溶液A。将己醛溶于无水乙醇中，得到体积浓度为5％的己醛溶液，记作溶液B。将溶液A与溶液B混合，得到溶液C。将硼氢化钠在冰浴条件下溶于无水乙醇中形成浓度为0.04g/mL的硼氢化钠溶液。
向溶液C中滴加硼氢化钠溶液，在搅拌条件下充分反应，用NaOH溶液调节所得反应液的pH值至8，然后加入大量无水乙醇，洗涤、分离出固态产物，将所得固态产物用纯水洗涤，干燥，即得烷基改性壳聚糖(己烷基改性壳聚糖)。
该步骤中，控制溶液C中己醛与CS的摩尔比为0.3:1，控制硼氢化钠与CS的氨基的摩尔比为3:1。
(2)配制多孔改性壳聚糖溶液
将烷基改性壳聚糖溶于0.3mol/L的乙酸水溶液中，得到浓度为5g/L的烷基改性壳聚糖溶液；向烷基改性壳聚糖溶液中加入吐温80，吐温80的加入量与烷基改性壳聚糖的质量比为0.05:1，以20000rmp的转速均质乳化30s，得到多孔改性壳聚糖溶液。
(3)制备壳聚糖多孔止血纱布
将三层医用纱布浸没于步骤(2)制备的多孔改性壳聚糖溶液中，待所述医用纱布充分吸收多孔改性壳聚糖溶液后，取出，将充分吸收多孔改性壳聚糖溶液的医用纱布浸没于浓度为5g/L的NaOH溶液中使烷基改性壳聚糖沉积在医用纱布上形成烷基改性壳聚糖凝胶，待所述医用纱布上不再生成烷基改性壳聚糖凝胶时(纱布的形态不再发生变化时)，取出，分别用异丙醇、乙醇和去离子水清洗2遍，冷冻干燥，得到壳聚糖多孔止血纱布。
(4)制备表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布
将壳聚糖多孔止血纱布浸没于浓度为1wt.％的PEG 800溶液中浸泡2h，使PEG 800附着烷基改性壳聚糖凝胶上，冷冻干燥，即得表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布。
将本实施例制备的表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布浸没于纯水中，观察沉积在三层医用纱布上的烷基改性壳聚糖凝胶和聚乙二醇形成的功能层的稳定性，结果发现，在纯水中浸泡5h后，功能层仍然稳定存在，并未出现脱落，可满足实际的止血应用需求。

Claims (9)

1.一种表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布，其特征在于，该止血纱布由医用纱布、烷基改性壳聚糖凝胶和聚乙二醇组成，所述烷基改性壳聚糖凝胶沉积在医用纱布上，所述聚乙二醇附着在改性壳聚糖凝胶的表面，该止血纱布具有多孔结构，孔隙率为5％～20％。
2.根据权利要求1所述表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布，其特征在于，所述烷基改性壳聚糖凝胶是烷基改性壳聚糖在碱性条件下沉积在医用纱布上的，所述烷基改性壳聚糖的结构如式(Ⅰ)所示，
Figure FDA0003284798620000011
式(Ⅰ)中，R为C6～C18直链烷基；烷基改性壳聚糖中，烷基的取代度为3％～30％。
3.根据权利要求1所述表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布，其特征在于，该止血纱布的孔径为10～500μm。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布，其特征在于，该止血纱布中，医用纱布、烷基改性壳聚糖与聚乙二醇的质量比为1:(1～2):(1～3)。
5.权利要求1至4中任一权利要求所述表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将烷基改性壳聚糖溶于乙酸水溶液中，得到烷基改性壳聚糖溶液；将烷基改性壳聚糖溶液与空气或油相充分混合，或者向烷基改性壳聚糖溶液中加入表面活性剂并剧烈搅拌，得到多孔改性壳聚糖溶液；
(2)将医用纱布浸没于步骤(1)所述烷基改性壳聚糖溶液或多孔改性壳聚糖溶液中，待医用纱布充分吸收烷基改性壳聚糖溶液或多孔改性壳聚糖溶液后，取出，然后浸没于浓度为5～20g/L的NaOH溶液中使烷基改性壳聚糖沉积在医用纱布上形成烷基改性壳聚糖凝胶，取出，洗涤去除NaOH，冷冻干燥，得到壳聚糖多孔止血纱布；
(3)将壳聚糖多孔止血纱布置于浓度为0.5wt.％～10wt.％的聚乙二醇溶液中充分浸泡，冷冻干燥，即得表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布。
6.权利要求5所述表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，乙酸水溶液的浓度为0.2～0.5mol/L，烷基改性壳聚糖溶液的浓度为2.5～20g/L。
7.权利要求5所述表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，当采用将烷基改性壳聚糖与空气充分混合的方式制备多孔改性壳聚糖溶液时，在向烷基改性壳聚糖溶液中通入空气的条件下剧烈搅拌，控制改性壳聚糖溶液的体积与通入的空气的体积之比为(20～1):1；当采用将烷基改性壳聚糖与空气和油相充分混合的方式制备多孔改性壳聚糖溶液时，在向烷基改性壳聚糖溶液中加入油相后，在空气氛围中剧烈搅拌，控制烷基改性壳聚糖溶液与油相的体积比为(20～1):1；当采用向烷基改性壳聚糖溶液中加入表面活性剂并剧烈搅拌的方式制备多孔改性壳聚糖溶液时，控制表面活性剂与烷基改性壳聚糖的质量比为(0.01～1):1。
8.权利要求5所述表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述油相为大豆油、玉米油或者乙酸乙酯；所述表面活性剂为阳离子型表面活性剂或者非离子型表面活性剂。
9.权利要求4至7中任一权利要求所述表面亲水的改性壳聚糖多孔凝胶止血纱布的制备方法，其特征在于，步骤(3)控制壳聚糖多孔止血纱布在聚乙二醇溶液中的浸泡时间为30min～2h。
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