CN114470305B - 一种止血海绵及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医学领域，具体提供一种止血海绵及其制备方法，按质量计，用于制备所述止血海绵的组分包含：3~30份含有双键的化合物、1~10份壳聚糖、0.1~15份光引发剂。本发明的止血海绵较现有商品具有更高的吸水率和吸水速率，且吸水后可快速膨胀。应用于伤口止血时可以迅速封堵伤口止血。
Description
技术领域
本发明涉及医学领域，具体涉及一种止血海绵及其制备方法。
背景技术
在战场和意外事故中会发生人体组织的破损和大出血，及时的现场紧急救治会大大提高患者的存活率。目前常见的止血材料包括止血绷带、止血粉、止血凝胶、可膨胀的止血海绵等。对于止血绷带，不能适应不规则形状的伤口，不能封堵深层次伤口的止血；止血粉和止血凝胶在应对大出血伤口时，因为血流的冲刷难以附着在伤口表面，这限制了其应用。而可膨胀型止血海绵，因为可以迅速膨胀并封堵伤口，成为了处置突发状况下深伤口出血的极佳选择。感染可严重影响伤口的愈合。因此研发一种既可快速止血又抗菌的可膨胀止血海绵在现场紧急救治中具有重要的意义。但目前的止血海绵膨胀性差，压缩强度低，且制备方法复杂，受制于成孔机理，可选择的材料有限。
发明内容
根据第一方面，在一实施例中，提供一种止血海绵，按质量计，用于制备所述止血海绵的组分包含：3~30份 含有双键的化合物、1~10份 壳聚糖、0.1~15份 光引发剂。
根据第二方面，在一实施例中，提供第一方面所述止血海绵的制备方法，包括：
前体液制备步骤，包括按配方量将各组分混合，溶于溶剂中，制得前体液；
减压处理步骤，包括对所述前体液进行减压处理，得到膨胀的前体液；
光照步骤，包括对所述膨胀的前体液进行光照，得到成型的海绵；
浸泡步骤，包括将所述成型的海绵浸泡于盐溶液中，得到浸泡后的海绵；
冻干步骤，包括对所述浸泡后的海绵进行冻干，制得所述止血海绵。
依据上述实施例的一种止血海绵及其制备方法，本发明的止血海绵原料简单，且所有原料都具有很高的生物相容性。
在一实施例中，本发明的止血海绵较现有商品具有更高的吸水率和吸水速率，且吸水后可快速膨胀。应用于伤口止血时可以迅速封堵伤口止血。
在一实施例中，本发明的止血海绵中的壳聚糖可以吸附红细胞，引发内源性凝血，减少伤口止血时间。
在一实施例中，本发明的止血海绵具有较高的强度，满足按压止血的要求。
附图说明
图1 为实施例1所制备海绵压缩后的吸水膨胀示意图。
图2为对实施例1所制备海绵进行10次80%应变循环压缩的应力-应变图。
图3为实施例1所制备海绵的大鼠股动脉止血效果图。
图4为实施例2所制备海绵的外形图。
图5为实施例2所制备海绵吸附红细胞的SEM图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
本文中，“PEG”与“聚乙二醇”可互换使用。
根据第一方面，在一实施例中，提供一种止血海绵，按质量计，用于制备所述止血海绵的组分包含：3~30份 含有双键的化合物、1~10份 壳聚糖、0.1~15份 光引发剂。
含有双键的化合物在光照后交联形成化学网络，维持海绵的形状，使海绵在真空度恢复为大气压后仍然可以维持完整的多孔结构。壳聚糖浸泡盐溶液生成物理网络。光引发剂用于引发具有双键的化合物交联，形成化学网络，维持海绵形状。
在一实施例中，含有双键的化合物的质量份包括但不限于3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份等等。
在一实施例中，壳聚糖的质量份包括但不限于1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份等等。
在一实施例中，光引发剂的质量份包括但不限于0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份等等。
在一实施例中，按质量计，用于制备所述止血海绵的组分包含：3~20份 含有双键的化合物、1~10份 壳聚糖、0.7~15份 光引发剂。
在一实施例中，所述含有双键的化合物包含如下通式 I所示化合物：
R1为氢（-H）或甲基（-CH3）；
R2为氧（-O-）或亚氨基（-NH-）；
R2 所连接的“
”表示主链。主链是有支链（侧链）结构的高分子链中链节数最多的链。
在一实施例中，所述含有双键的化合物包含如下通式II~通式IX所示化合物中的至少一种：
通式II~通式IX中，R1为氢（-H）或甲基（-CH3），R2为氧（-O-）或亚氨基（-NH-）；
式II为含有双键的丙烯酸或甲基丙烯酸；
式III为含有双键的聚乙二醇（PEG-AA），其中m表示聚乙二醇的臂数，具体可为2~8的整数；“
”表示多臂聚乙二醇丙烯酸酯或多臂聚乙二醇甲基丙烯酸酯中间的碳原子，用于连接多条同样的聚乙二醇丙烯酸酯或聚乙二醇甲基丙烯酸酯链段；n表示聚乙二醇的重复单元数，具体可为28~112的整数，对应的式III分子量为2~40 kDa；
式IV为含有双键的透明质酸，其中n表示透明质酸的重复单元数，具体可为25~2500的整数，对应的式IV分子量为10~1000 kDa；
式V为含有双键的明胶（Gel-MA）；
式VI为含有双键的壳聚糖，其中x、y、z表示壳聚糖每个重复单元的数目，具体可为62~6200的整数，对应的式VI分子量为10~1000 kDa；
式VII为端基带有羧基的双键化合物，R3表示侧链基团，可以是任意基团，如式VIII所示的氢（-H）或式IX所示的-CH2-COOH，其中若R2为亚氨基（-NH-），则式VII可以为双键功能化的氨基酸；
若式VIII中R2若为亚氨基，则式VIII为N-（甲基）丙烯酰基甘氨酸；若式IX中R2为亚氨基，则式IX为（甲基）丙烯酰基谷氨酸。
在一实施例中，式III所示含有双键的聚乙二醇（PEG）包括但不限于聚乙二醇双丙烯酸酯（式Ⅲ，m=2）、八臂聚乙二醇丙烯酸酯（式Ⅲ，m=8）、四臂聚乙二醇丙烯酸酯（式Ⅲ，m=4）中的至少一种。
在一实施例中，式VII中，R3包括但不限于氢、-CH3、-OH、-CH2-COOH、-CH2CH3、-CH2-CH(CH3)2、-CH2-C6H5、-CH2-C6H4-OH、-CH2-SH。
在一实施例中，所述壳聚糖为水溶性壳聚糖。可溶于水的壳聚糖均适用于本发明。
在一实施例中，所述壳聚糖的分子量约为5~20 kDa（千道尔顿），包括但不限于5kDa、6 kDa、7 kDa、8 kDa、9 kDa、10 kDa、11 kDa、12 kDa、13 kDa、14 kDa、15 kDa、16 kDa、17 kDa、18 kDa、19 kDa、20 kDa。
在一实施例中，所述光引发剂包括但不限于651光引发剂（又名苯偶酰双甲醚、a，a-二甲氧基-a-苯基苯乙酮，简称DMPA，CAS号：24650-42-8）、1173光引发剂（2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，简称HMPP，CAS号：7473-98-5）、2959光引发剂（2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮，CAS号：106797-53-9）、TPO（2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦，CAS号：75980-60-8）、α-酮戊二酸（2-氧代戊二酸，CAS号：328-50-7）、LAP（苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂，CAS号：85073-19-4）等等中的至少一种。
在一实施例中，用于制备所述止血海绵的组分还包含盐。
在一实施例中，用于制备所述止血海绵的组分还包含含有所述盐的水溶液。
在一实施例中，所述盐包括但不限于NaCl、CaCl2、KCl、NaH2PO4、KH2PO4、Na2CO3、Na2SO4、Na2HPO4、K2HPO4、KH2PO4、Na3Cit、Na3PO4中的至少一种。
在一实施例中，所述盐溶液可以为饱和的水溶液。
在一实施例中，所述盐溶液中盐的浓度可以为15wt%~40wt%。
在一实施例中，所述盐溶液可以为PBS缓冲液。
根据第二方面，在一实施例中，提供第一方面所述止血海绵的制备方法，包括：
前体液制备步骤，包括按配方量将各组分混合，溶于溶剂中，制得前体液；
减压处理步骤，包括对所述前体液进行减压处理，得到膨胀的前体液；
光照步骤，包括对所述膨胀的前体液进行光照，得到成型的海绵；
浸泡步骤，包括将所述成型的海绵浸泡于盐溶液中，得到浸泡后的海绵；
冻干步骤，包括对所述浸泡后的海绵进行冻干，制得所述止血海绵。
在一实施例中，前体液制备步骤中，所述溶剂为水。
在一实施例中，前体液制备步骤中，溶剂的质量为壳聚糖质量的1~100倍，优选为10~100倍。
在一实施例中，溶剂质量可以是含有双键的化合物单体质量的5倍及以上，使得光照后物料可以定型并在真空度恢复大气压后维持形状。
在一实施例中，前体液制备步骤中，溶剂的质量为壳聚糖质量的10~100倍，如果溶剂的用量太高，则无法产生较好的气泡；如果溶剂的用量太低，则会造成壳聚糖无法溶解。光引发剂用量没有具体要求。
在一实施例中，前体液制备步骤中，将所述前体液搅拌至产生均匀的气泡，然后进入减压处理步骤。
在一实施例中，减压处理步骤中，装有所述前体液的容器中的真空度为20~100mbar。真空度包括但不限于20mbar、30mbar、40mbar、50mbar、60mbar、70mbar、80mbar、90mbar、100mbar等等。
在一实施例中，光照步骤中，光照时使用的光的波长为200~450nm。波长包括但不限于200nm、210nm、220nm、230nm、240nm、250nm、260nm、270nm、280nm、290nm、300nm、310nm、320nm、330nm、340nm、350nm、360nm、370nm、380nm、390nm、400nm、410nm、420nm、430nm、440nm、450nm等等。
在一实施例中，光照步骤中，光照时间为1~100min。光照时间包括但不限于1min、2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min、10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min等等。
在一实施例中，浸泡步骤中，所述盐溶液包括但不限于NaCl水溶液、CaCl2水溶液、KCl水溶液、NaH2PO4水溶液、KH2PO4水溶液、Na2CO3水溶液、Na2SO4水溶液、Na2HPO4水溶液、K2HPO4水溶液、Na3Cit（柠檬酸钠）水溶液、Na3PO4水溶液、PBS缓冲液中的至少一种。浸泡盐溶液让壳聚糖生成物理网络，提高海绵的强度和形状恢复性能。如果不浸泡，海绵易碎，吸水慢。
在一实施例中，浸泡步骤中，盐溶液浸泡时间为1~200min。浸泡时间包括但不限于1min、2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min、10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min、130min、140min、150min、160min、170min、180min、190min、200min等等。
在一实施例中，浸泡步骤中，盐溶液浸泡结束后，使用水浸泡，然后进入冻干步骤。
在一实施例中，浸泡步骤中，在盐浸泡结束后，从盐溶液中取出海绵，静置1~100h，然后使用水浸泡。静置时间包括但不限于1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、20h、30h、40h、50h、60h、70h、80h、90h、100h等等。静置过程中，海绵上的盐溶液被沥干。
在一实施例中，浸泡步骤中，水浸泡的时间为1~100h。浸泡时间包括但不限于1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、20h、30h、40h、50h、60h、70h、80h、90h、100h等等。
在一实施例中，本发明提供了一种快速吸血、高膨胀的止血海绵体系的制备方法及其应用。该止血海绵由一种具有双键的化合物和壳聚糖制备而成。具体合成步骤是通过控制真空度的简单方法制造多孔结构，采用光引发双键化合物交联生成化学网络维持海绵形状，通过在盐溶液中浸泡，诱导壳聚糖形成物理交联网络，从而赋予海绵优异的形状恢复能力。在发挥止血作用时，压缩后的海绵能够迅速吸收大量血液，并发生体积膨胀；在恢复原始形状后封堵住出血伤口，避免自身被血流冲走，实现对出血伤口的有效封堵。该止血海绵具有很好的生物相容性，可以根据需要制作成不同形状和尺寸以适用于不同的伤口。
在一实施例中，本发明提供一种采用抽真空的方法制备的具有多孔结构的高溶胀止血海绵体系及其应用。
在一实施例中，本发明的目的是提供一种由简单的方法制得的具有高溶胀性的止血海绵体系及其应用，该止血海绵具有溶胀率高、吸血迅速、强度高、形状记忆和性能可调节等特点。
本发明提供的一种高溶胀的止血海绵体系，主要由具有双键的化合物和壳聚糖制备而成。这种具有双键的的化合物和壳聚糖在水中溶解后，通过搅拌产生气泡，具有均匀气泡的前体液倒入容器内，并对该容器抽真空，在真空度稳定后施以光照。通过光照引发双键化合物聚合，形成第一层化学网络；之后，体系中的壳聚糖通过浸泡盐溶液发生物理交联，形成第二层网络。第一层化学网络可以维持海绵的形状，提高海绵的强度，在血液中可以吸收水分；壳聚糖物理交联网络可提高海绵的形状恢复能力，利用海绵自身的膨胀对伤口进行封堵，并且壳聚糖在血液中可以凝集红细胞，增强血小板的粘附、活化和聚集，促进止血。另外，壳聚糖的正电荷可抑菌，防止伤口感染。
在一实施例中，按质量计，制备止血海绵的原料包括：3~30份 含有双键的化合物、1~10份 壳聚糖、0.1~15份 光引发剂、100份 水。
在一实施例中，本发明所用的具有双键的化合物的结构通式为I，其中R1为氢（-H）或甲基（-CH3），R2为氧（-O-）或亚氨基（-NH-）。带有双键的化合物具体可为（甲基）丙烯酸、（甲基）丙烯酰胺、双键功能化聚乙二醇（PEG-AA）、双键修饰的氨基酸、双键功能化的明胶（Gel-MA）、双键修饰的壳聚糖、双键修饰的海藻酸钠和双键修饰的透明质酸等。
在一些实施例中，双键化合物的结构可以为式II~IX中的任意一种，其中R1为氢（-H）或甲基（-CH3），R2为氧（-O-）或亚氨基（-NH-）。如式Ⅱ为（甲基）丙烯酸；式III为具有双键的PEG（PEG-AA），其中m表示PEG的臂数，具体可为2~8；n表示PEG的重复单元数，具体可为28~112，对应分子量为2~40 kDa；式IV为具有双键的透明质酸，其中n表示透明质酸的重复单元数，具体可为25~2500，对应分子量为10-1000 kDa；式V为具有双键的明胶（Gel-MA）；式VI为含有双键的壳聚糖，其中x、y、z表示壳聚糖每个重复单元的数目，具体可为62- 6200，对应分子量为10- 1000 kDa；式VII为同时端基带有羧基的双键化合物，R3表示侧链基团，可以是任意基团，如式Ⅷ所示的氢（-H）和式Ⅸ所示的-CH2-COOH，其中若R2为亚氨基（-NH-），则式Ⅶ可以为双键功能化的氨基酸。其中式Ⅷ中R2若为亚氨基，则式Ⅷ为N-（甲基）丙烯酰基甘氨酸；若式Ⅸ中R2为亚氨基，则式Ⅸ为（甲基）丙烯酰基谷氨酸。
在一些实施例中，本发明所用的壳聚糖为水溶性壳聚糖。
在一些实施例中，本发明所用的光引发剂可以为光引发剂651、1173、2959、TPO、α-酮戊二酸、LAP等。
在一些实施例中，本发明提供的止血海绵的制备方法包括：按质量计，将3~30份含有双键的化合物、1~10份 壳聚糖、0.1~15份 光引发剂溶于100份水中，制成前体液。用搅拌器在前体液中搅拌出均匀且细腻的气泡。取一定量搅拌后的前体液置于容器内，对该容器进行真空度为20~100 mbar的减压处理，使前体液膨胀。待压力稳定且前体液的体积不再变化后，对该容器施以波长为200~450 nm时长为1~100 min的光照，使前体液成胶。取出样品，将其置于NaCl水溶液、CaCl2水溶液、KCl水溶液、NaH2PO4水溶液、KH2PO4水溶液、Na2CO3水溶液、Na2SO4水溶液、Na2HPO4水溶液、K2HPO4水溶液、Na3Cit水溶液、Na3PO4水溶液、PBS缓冲液等等至少一种溶液中浸泡1~200 min后取出沥干水分并静置1~100 h。将静置后的样品放入纯水中浸泡1~100 h后冻干得到海绵。
在一实施例中，本发明制得的止血海绵的孔隙率为85%~99%，密度为0.01~0.1 g/cm3，饱和吸水率为2000%~50000%，饱和吸水所需时间为1~300 s，80%应变的压缩强度为30~200 kPa。
在一实施例中，本发明制得的止血海绵具有形状恢复性能，干燥状态下压缩可维持形状，吸水后可迅速恢复为压缩前的形状。
在一实施例中，本发明的止血海绵原料简单，且所有原料都具有很高的生物相容性。
在一实施例中，本发明的止血海绵的制备方法简单，制备周期短，且性能可调。
在一实施例中，本发明的止血海绵较现有商品具有更高的吸水率和吸水速率，且吸水后可快速膨胀。应用于伤口止血时可以迅速封堵伤口止血。
在一实施例中，本发明止血海绵中的壳聚糖可以吸附红细胞，引发内源性凝血，减少伤口止血时间。
在一实施例中，本发明止血海绵具有较高的强度，满足按压止血的要求。
以下实施例、对比例中，使用的不含双键的壳聚糖的分子量约为10 kDa，例如，实施例1中，质量为0.05g的壳聚糖为不含双键的壳聚糖，其他实施例、对比例同理。
实施例1
称取0.15 g分子量为10 kDa的聚乙二醇双丙烯酸酯（式Ⅲ，m=2），称取0.01 g光引发剂2959，称取0.05 g 壳聚糖，将所有材料溶于1 g超纯水。用搅拌器搅拌出均匀的气泡。将所有材料填充于真空容器之中，抽真空到50 mbar，压力稳定后用350 nm光照射30 min。成型后取出，浸泡在饱和的Na2SO4水溶液中20 min，随后取出静置12 h。静置后的样品置于超纯水中12 h，从超纯水中取出样品，随后放入冷冻干燥机中，在-50~-45 ℃、0.05~0.15mbar环境下冻干得到海绵。后续实施例、对比例如果存在冻干步骤，则冻干条件同本实施例。
吸水性能测试：取高约10 mm、直径约为13cm、质量约0.04g的干燥海绵，称取初始质量W0。将其浸没在超纯水中。每隔一小时取出海绵，擦拭干净表面残存的水后对海绵进行称重，称重5次取平均值记为本次称重质量。称重后的海绵浸没在纯水中再次溶胀。连续三次称重，质量不再变化则记为最终质量Wt。海绵吸水性能计算公式如下：
SR：海绵的吸水率；
Wt：海绵吸水膨胀的最终质量；
W0：海绵吸水前的初始质量。
每组取5个样品进行测试，取平均值记为最终吸水率。按照上述方法测得的海绵吸水率为5800%。
吸水时间测试：取高约10 mm、直径约为13cm、质量约0.04g的干燥海绵，将其压缩得到高度为2~3 mm的压缩海绵。将海绵放入水中并开始计时，待海绵完全膨胀后停止，所用时间记为海绵吸水时间，如图1所示。每组取5个样品进行测试，取平均值记为最终的吸水时间。按照上述方法测得的海绵吸水所用时间为7.2 s。
保水性能测试：取高约10 mm的干燥海绵，称取初始质量W0。将其浸没在超纯水中充分溶胀至饱和。取出后以500 r/min离心3 min，称取其质量W1。海绵的保水率计算公式如下：
WRV：海绵的保水率；
W1：海绵吸水、离心后的质量；
W0：海绵吸水前的初始质量。
每组取5个样品进行测试，取平均值记为最终保水率。按照上述方法测得的海绵保水率为2200%。
力学性能测试：取吸水、离心后的海绵，裁剪出直径与高度比值为1：（0.33~0.67）的样品，用万能试验机以5 mm/min的速度对其进行80%循环压缩，记录得到的最高压缩强度δ。
海绵裁剪后得到压缩样，每次做5组取平均值，在直径与高度比值为1：（0.33~0.67）比值区间内的压缩样品数值可用。
每组取5个样品进行测试，取平均值记为最终强度。按照上述方法测得的海绵强度为67 kPa。图2为10次循环的应力-应变曲线，可见，损耗较小，表明海绵有很好的强度和形状恢复性能。
孔隙率和密度测量：
取一块干燥后的海绵，称取初始质量为Ws；将海绵放入容器内并加入一定量的乙醇，使得乙醇浸没海绵（使得在海绵充分吸收乙醇后仍然能够浸没海绵），称取容器、乙醇、海绵的总质量Wa；超声2 min后取出海绵，称取容器和剩余乙醇的总质量Wb；用量筒装此海绵（即前文干燥后的海绵，初始质量为Ws），称取总质量为W1；将海绵放入量筒，使乙醇至原刻度，称取总质量W2。海绵的孔隙率计算公式如下：
密度计算公式如下：
每组取5个样品进行测试，取平均值记为最终孔隙率和密度。按照上述方法测得的海绵孔隙率为89%，密度为0.031 g/cm3。
止血时间和失血量的测量：
大鼠股动脉截断止血测试：暴露出大鼠的左右股动脉，使用6 mm组织取样器/打孔器在股动脉及周围组织制造深度5 mm的空腔，然后将压缩后的海绵注入其中，用脱脂棉采集流出的血液并观察流血情况，观察血液不流动所需要的时间即为止血时间，采集的血液质量即为失血量，止血效果如图3所示。
每组取5个样品进行测试，取平均值记为最终止血时间和失血量。按照上述方法测得的止血时间为101 s，失血量为2.31 g。
后续实施例、对比例中性能指标的测试参照本实施例进行。
实施例2
称取0.1 g分子量为10 kDa的含有双键的壳聚糖，称取0.008 g光引发剂LAP（化学名：苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂，CAS号：85073-19-4），称取0.08 g 壳聚糖，将所有材料溶于1 g超纯水。用搅拌器搅拌出均匀的气泡。将所有材料填充于真空容器之中，抽真空到40 mbar，压力稳定后用270 nm光照射5 min。成型后取出，浸泡在20 wt%的Na3Cit水溶液（即柠檬酸钠水溶液）中10 min，随后取出静置5 h。静置后的样品置于超纯水中24 h，从超纯水中取出样品，随后在冷冻干燥机中冻干得到海绵（图4）。测得海绵吸水率为10000%，吸水所用时间为5.8 s，保水率为3300%，强度为52 kPa，孔隙率为87%，密度为0.055g/cm3，止血时间为84 s，失血量为1.92 g。图5为海绵的红细胞吸附SEM图，从图中可以看出所制备的海绵可吸附大量红细胞，能够有效促进凝血进程。
实施例3
称取0.2 g的N-丙烯酰基甘氨酸，称取0.02 g光引发剂651，称取0.02 g 壳聚糖，将所有材料溶于1 g超纯水。用搅拌器搅拌出均匀的气泡。将所有材料填充于真空容器之中，抽真空到80 mbar，压力稳定后用290 nm光照射60 min。成型后取出，浸泡在40 wt%的NaCl水溶液中50 min，随后取出静置3 h。静置后的样品置于超纯水中30 h，从超纯水中取出样品，随后在冷冻干燥机中冻干得到海绵。测得海绵吸水率为50000%，吸水所用时间为9.1 s，保水率为10000%，强度为36 kPa，孔隙率为92%，密度为0.039 g/cm3，止血时间为79s，失血量为1.73 g。
实施例4
称取0.15g分子量40 kDa的含有双键的明胶，称取0.15 g光引发剂α-酮戊二酸，称取0.05 g 壳聚糖，将所有材料溶于1 g超纯水。用搅拌器搅拌出均匀的气泡。将所有材料填充于真空容器之中，抽真空到30 mbar，压力稳定后用450 nm光照射6 min。成型后取出，浸泡在1×PBS溶液（即PBS缓冲液）中70 min，随后取出静置10 h。静置后的样品置于超纯水中20 h，从超纯水中取出样品，随后在冷冻干燥机中冻干得到海绵。测得海绵吸水率为25000%，吸水所用时间为8.9 s，保水率为5100%，强度为59 kPa，孔隙率为93%，密度为0.041g/cm3，止血时间为186 s，失血量为3.21 g。
实施例5
称取0.18 g分子量5 kDa的八臂聚乙二醇丙烯酸酯（式Ⅲ，m=8），称取0.007 g光引发剂1173，称取0.01 g 壳聚糖，将所有材料溶于1 g超纯水。用搅拌器搅拌出均匀的气泡。将所有材料填充于真空容器之中，抽真空到60 mbar，压力稳定后用200 nm光照射70 min。成型后取出，浸泡在20 wt%的Na2CO3水溶液中2 min，随后取出静置3 h。静置后的样品置于超纯水中15 h，从超纯水中取出样品，随后在冷冻干燥机中冻干得到海绵。测得海绵吸水率为31000%，吸水所用时间为10.2 s，保水率为7100%，强度为67 kPa，孔隙率为92%，密度为0.029 g/cm3，止血时间为134s，失血量为2.97 g。
实施例6
称取0.18g分子量200 kDa的透明质酸，称取0.02 g光引发剂TPO，称取0.075g 壳聚糖，将所有材料溶于1 g超纯水。用搅拌器搅拌出均匀的气泡。将所有材料填充于真空容器之中，抽真空到30 mbar，压力稳定后用320 nm光照射10 min。成型后取出，浸泡在15 wt%CaCl2水溶液中6 min，随后取出静置5 h。静置后的样品置于超纯水中40 h，从超纯水中取出样品，随后在冷冻干燥机中冻干得到海绵。测得海绵吸水率为11000%，吸水所用时间为9.9 s，保水率为2300%，强度为78 kPa，孔隙率为89%，密度为0.041 g/cm3，止血时间为156s，失血量为2.44 g。
实施例7
称取0.03 g的甲基丙烯酰基谷氨酸，称取0.02 g光引发剂1173，称取0.1g 壳聚糖，将所有材料溶于1 g超纯水。用搅拌器搅拌出均匀的气泡。将所有材料填充于真空容器之中，抽真空到30 mbar，压力稳定后用450 nm光照射100 min。成型后取出，浸泡在饱和的K2HPO4水溶液中200 min，随后取出静置20 h。静置后的样品置于超纯水中100 h，从超纯水中取出样品，随后在冷冻干燥机中冻干得到海绵。测得海绵吸水率为1800%，吸水所用时间为5.1 s，保水率为700%，强度为88 kPa，孔隙率为87%，密度为0.055g/cm3，止血时间为199s，失血量为2.77 g。
实施例8
称取0.2 g的分子量20 kDa的四臂聚乙二醇丙烯酸酯（式Ⅲ，m=4），称取0.05 g光引发剂1173，称取0.08 g 壳聚糖，将所有材料溶于1 g超纯水。用搅拌器搅拌出均匀的气泡。将所有材料填充于真空容器之中，抽真空到45 mbar，压力稳定后用340 nm光照射12min。成型后取出，浸泡在饱和的NaH2PO4水溶液中5 min，随后取出静置12 h。静置后的样品置于超纯水中40 h，从超纯水中取出样品，随后在冷冻干燥机中冻干得到海绵。测得海绵吸水率为6000%，吸水所用时间为11.7 s，保水率为1500%，强度为59 kPa，孔隙率为95%，密度为0.027g/cm3，止血时间为87 s，失血量为1.92 g。
对比例1
称取0.15 g分子量为10 kDa的聚乙二醇双丙烯酸酯（式Ⅲ，m=2），称取0.01 g光引发剂2959，称取0.05 g 壳聚糖，将所有材料溶于1 g超纯水。用搅拌器搅拌出均匀的气泡。不抽真空（与实施例1不同之处在于未在容器中抽真空使海绵气泡扩大），直接用350 nm光照射30 min。成型后取出，浸泡在饱和的Na2SO4水溶液中20 min，随后取出静置12 h。静置后的样品置于超纯水中12 h，从超纯水中取出样品，随后在冷冻干燥机中冻干得到没有弹性不可压缩的样品，本质为冻干后的水凝胶。测得样品吸水率为880%，吸水所用时间3 h，保水率为720%，强度为840 kPa。因为是冻干的坚硬水凝胶，无法测得孔隙率和密度，且无法用于止血。
对比例2
称取0.2 g的N-丙烯酰基甘氨酸，称取0.02 g光引发剂651，称取0.02 g 壳聚糖，将所有材料溶于1 g超纯水。不经搅拌（与实施例3不同之处在于未经搅拌产生均匀气泡）。将所有材料填充于真空容器之中，抽真空到80 mbar，压力稳定后用290 nm光照射60 min。成型后取出，浸泡在40 wt%的NaCl水溶液中50 min，随后取出静置3 h。静置后的样品置于超纯水中30 h，从超纯水中取出样品，随后在冷冻干燥机中冻干得到海绵。测得海绵吸水率为1100%，吸水所用时间为3 h，保水率为970%，强度为790 kPa。因为是是冻干的坚硬水凝胶，无法测得孔隙率和密度，且无法用于止血。
对比例3
称取0.03 g的甲基丙烯酰基谷氨酸，称取0.02 g光引发剂1173，称取0.1g 壳聚糖，将所有材料溶于1 g超纯水。用搅拌器搅拌出均匀的气泡。将所有材料填充于真空容器之中，抽真空到30 mbar，压力稳定后用450 nm光照射100 min。成型后取出，浸泡在饱和的K2HPO4水溶液中200 min，随后取出静置20 h。直接在冷冻干燥机中冻干得到海绵（与实施例7不同之处在于浸泡盐溶液后未在水中静置，直接冻干）。测得海绵吸水率为900%，吸水所用时间为67 s，保水率为600%，强度为112 kPa，孔隙率为81%，密度为0.075g/cm3。因为坚硬且膨胀慢，无法用于止血。
对比例4
称取0.2 g的分子量20 kDa的四臂聚乙二醇丙烯酸酯（式Ⅲ，m=4），称取0.05 g光引发剂1173，称取0.08 g 壳聚糖，将所有材料溶于1 g超纯水。用搅拌器搅拌出均匀的气泡。将所有材料填充于真空容器之中，抽真空到45 mbar，压力稳定后用340 nm光照射12min。成型后取出，直接在冷冻干燥机中冻干得到海绵（与实施例8不同之处在于未浸泡盐溶液和水，直接冻干）。测得海绵吸水率为7000%，吸水所用时间为8.2 s，保水率为700%，强度为6 kPa，孔隙率为98%，密度为0.021g/cm3。因强度不足，无法用于止血。
对比例5
称取0.2 g的分子量20 kDa的四臂聚乙二醇丙烯酸酯（式Ⅲ，m=4），称取0.05 g光引发剂1173，称取0.005 g 壳聚糖（与实施例8不同之处在于壳聚糖含量低），将所有材料溶于1 g超纯水。用搅拌器搅拌无法得到均匀且稳定存在的气泡，无法进行后续操作。
对比例6
称取0.01 g分子量200 kDa的透明质酸（与实施例6不同之处在于含有双键的化合物含量低），称取0.02 g光引发剂TPO，称取0.075g 壳聚糖，将所有材料溶于1 g超纯水。用搅拌器搅拌出均匀的气泡。将所有材料填充于真空容器之中，抽真空到30 mbar，压力稳定后用320 nm光照射10 min。成型后恢复为大气压，海绵破碎无法维持原有形状，无法进行后续操作。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (25)
1.一种止血海绵，其特征在于，按质量计，用于制备所述止血海绵的组分包含：3～30份含有双键的化合物、1～10份壳聚糖、0.1～15份光引发剂；
所述含有双键的化合物包含如下通式II～通式IX所示化合物中的至少一种：
通式II～通式IX中，R1为氢或甲基，R2为氧或亚氨基；
式II为含有双键的丙烯酸；
式III为含有双键的聚乙二醇，其中m表示聚乙二醇的臂数，为2～8的整数；n表示聚乙二醇的重复单元数，为28～112的整数，对应的式III分子量为2～40kDa；
式III中，“·”表示多臂聚乙二醇丙烯酸酯或多臂聚乙二醇甲基丙烯酸酯中间的碳原子，用于连接多条同样的聚乙二醇丙烯酸酯或聚乙二醇甲基丙烯酸酯链段；
式III所示含有双键的聚乙二醇包括聚乙二醇双丙烯酸酯、八臂聚乙二醇丙烯酸酯、四臂聚乙二醇丙烯酸酯中的至少一种；
式IV为含有双键的透明质酸，其中n表示透明质酸的重复单元数，为25～2500的整数，对应的式IV分子量为10～1000kDa；
式V为含有双键的明胶；
式VI为含有双键的壳聚糖，其中x、y、z表示壳聚糖每个重复单元的数目，为62～6200的整数，对应的式VI分子量为10～1000kDa；
式VII中，R3选自氢、-CH3、-OH、-CH2-COOH、-CH2CH3、-CH2-CH(CH3)2、-CH2-C6H5、-CH2-C6H4-OH或-CH2-SH；
用于制备所述止血海绵的组分还包含含有盐的水溶液，即盐溶液。
2.如权利要求1所述的止血海绵，其特征在于，按质量计，用于制备所述止血海绵的组分包含：3～20份含有双键的化合物、1～10份壳聚糖、0.7～15份光引发剂。
3.如权利要求1所述的止血海绵，其特征在于，所述壳聚糖为水溶性壳聚糖。
4.如权利要求1所述的止血海绵，其特征在于，所述壳聚糖的分子量为5～20kDa。
5.如权利要求1所述的止血海绵，其特征在于，所述光引发剂包括651光引发剂、1173光引发剂、2959光引发剂、TPO、α-酮戊二酸、LAP中的至少一种。
6.如权利要求1所述的止血海绵，其特征在于，所述盐包括NaCl、CaCl2、KCl、NaH2PO4、KH2PO4、Na2CO3、Na2SO4、Na2HPO4、K2HPO4、Na3Cit、Na3PO4中的至少一种。
7.如权利要求1所述的止血海绵，其特征在于，所述盐溶液为饱和的水溶液。
8.如权利要求1所述的止血海绵，其特征在于，所述盐溶液中盐的浓度为15wt％～40wt％。
9.如权利要求1所述的止血海绵，其特征在于，所述盐溶液为PBS缓冲液。
10.如权利要求1至9中任一项所述止血海绵的制备方法，其特征在于，包括：
前体液制备步骤，包括按配方量将各组分混合，溶于溶剂中，制得前体液；
搅拌步骤，包括对所述前体液进行剧烈搅拌，得到有均匀气泡的前体液；
减压处理步骤，包括对所述前体液进行减压处理，得到膨胀的前体液；
光照步骤，包括对所述膨胀的前体液进行光照，得到成型的海绵；
浸泡步骤，包括将所述成型的海绵浸泡于盐溶液中，得到浸泡后的海绵；
冻干步骤，包括对所述浸泡后的海绵进行冻干，制得所述止血海绵。
11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，前体液制备步骤中，所述溶剂为水。
12.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，前体液制备步骤中，溶剂的质量为壳聚糖质量的1～100倍。
13.如权利要求12所述的制备方法，其特征在于，前体液制备步骤中，溶剂的质量为壳聚糖质量的10～100倍。
14.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，前体液制备步骤中，将所述前体液搅拌至产生均匀的气泡，然后进入减压处理步骤。
15.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，减压处理步骤中，装有所述前体液的容器中的真空度为20～100mbar。
16.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，光照步骤中，光照时使用的光的波长为200～450nm。
17.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，光照步骤中，光照时间为1～100min。
18.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，浸泡步骤中，所述盐溶液包括NaCl水溶液、CaCl2水溶液、KCl水溶液、NaH2PO4水溶液、KH2PO4水溶液、Na2CO3水溶液、Na2SO4水溶液、Na2HPO4水溶液、K2HPO4水溶液、Na3Cit水溶液、Na3PO4水溶液、PBS缓冲液中的至少一种。
19.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，浸泡步骤中，所述盐溶液为饱和的水溶液。
20.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，浸泡步骤中，所述盐溶液中盐的浓度为15wt％～40wt％。
21.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，浸泡步骤中，所述盐溶液为PBS缓冲液。
22.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，浸泡步骤中，盐溶液浸泡时间为1～200min。
23.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，浸泡步骤中，盐溶液浸泡结束后，使用水浸泡，然后进入冻干步骤。
24.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，浸泡步骤中，在盐浸泡结束后，从盐溶液中取出海绵，静置1～100h，然后使用水浸泡。
25.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，浸泡步骤中，水浸泡的时间为1～100h。
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