CN115198413B - 氧化粘胶纤维包芯纱止血材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种氧化粘胶纤维包芯纱止血材料及其制备方法，该制备方法包括：将壳聚糖纤维生条作为皮层，将强力长丝作为芯层，进行环锭纺纱得到壳聚糖双层复合包芯纱；再将氧化粘胶纤维生条包覆于其外层，得到三层复合包芯纱；将三层复合包芯纱置于丙烯酸的乙醇溶液中，以对中间层的壳聚糖纤维进行羧基化改性；反应结束后，用氢氧化钠/乙醇的水溶液洗涤，然后再依次用乙醇/水的混合溶液和乙醇洗涤，最后干燥得到氧化粘胶纤维包芯纱止血材料。本发明通过构建氧化粘胶纤维/羧基化壳聚糖/强力长丝三层包芯纱止血材料，并通过调节pH值使其达到等电点，同时增强层与层之间的结合力，最终实现协同高效止血作用。

Description

氧化粘胶纤维包芯纱止血材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及止血材料技术领域，尤其涉及一种氧化粘胶纤维包芯纱止血材料及其制备方法。
背景技术
创面止血是急救医疗中至关重要的一步。有效和快速的止血对于外科手术和紧急创伤至关重要，尤其是在战场和其他复杂情况下造成的创伤。目前常用形成凝胶的纤维制造创伤止血织物，此类纤维通常衍生于多糖，如海藻酸盐纤维、壳聚糖纤维等。
申请人在先申请的专利CN202111324940.2公开了一种基于亲水改性壳聚糖纤维的多层复合包芯纱及织物，利用最外层质子化壳聚糖纤维层的正电性、中间层亲水改性壳聚糖纤维层的高吸液性和芯层长丝的高强度特性，促使该止血材料能够紧密粘附于出血创面，同时快速吸收血液中的水分，并保持高的湿强度，从而实现快速高效止血。然而采用最外层采用质子化的壳聚糖纤维，其具有一定水溶性，影响粘附作用和压迫止血效果，而且质子化壳聚糖与中间层羧基化壳聚糖的配合还未能达到最佳止血状态。
专利CN201010591005.8公开了一种氧化纤维素止血产品的制备方法，其对粘胶纤维长丝织物进行氧化得到氧化粘胶纤维织物，可利用其羧基与血浆中的钙离子发生交联，起到止血作用。然而由于氧化纤维素本身的生物降解性并不佳，如果单纯采用氧化纤维素用于止血，羧基过多会使得止血材料呈现酸性，影响细胞亲和性，羧基过少又无法实现较优的止血效果。
有鉴于此，有必要设计一种改进的氧化粘胶纤维包芯纱止血材料及其制备方法，以解决上述问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种氧化粘胶纤维包芯纱止血材料及其制备方法，通过构建氧化粘胶纤维/羧基化壳聚糖/强力长丝三层包芯纱止血材料，并调节pH使其达到等电点，使得层与层之间的结合力增强，最终实现协同高效止血作用。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种氧化粘胶纤维包芯纱止血材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将壳聚糖纤维生条作为皮层，将强力长丝作为芯层，进行环锭纺纱得到壳聚糖双层复合包芯纱；
S2.将氧化粘胶纤维生条包覆于所述壳聚糖双层复合包芯纱的外层，得到三层复合包芯纱；
S3.将所述三层复合包芯纱置于丙烯酸的乙醇溶液中，以对中间层的壳聚糖纤维进行羧基化改性；反应结束后，用氢氧化钠/乙醇的水溶液洗涤，然后再依次用乙醇/水的混合溶液和乙醇洗涤，最后干燥得到氧化粘胶纤维包芯纱止血材料。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中，采用NO2/CCl4体系对粘胶纤维进行氧化得到氧化粘胶纤维，将所述氧化粘胶纤维依次进行开松、梳理和粗纱工序得到所述氧化粘胶纤维生条。
作为本发明的进一步改进，所述氧化粘胶纤维的制备方法包括：将1g粘胶纤维置于50mLCCl4溶液中，然后将NO2通入到CCl4溶液中进行氧化反应，NO2的通入量在12-24wt％，反应结束后，洗涤干燥，得到所述氧化粘胶纤维。
作为本发明的进一步改进，所述氧化粘胶纤维羧基含量为15％-22％，所述氧化粘胶纤维的特性黏数为30-50mL/g。
作为本发明的进一步改进，所述氧化粘胶纤维的结晶度为15％-40％。
作为本发明的进一步改进，步骤S3中，所述丙烯酸与壳聚糖纤维中氨基的摩尔比为1：(0.1～20)，所述羧基化的取代度为0.2-0.5。
作为本发明的进一步改进，步骤S3中，采用氢氧化钠/乙醇的水溶液洗涤至pH为6.5-8.5。
作为本发明的进一步改进，所述氧化粘胶纤维包芯纱止血材料中氧化粘胶纤维、羧基化壳聚糖纤维及强力长丝的占比分别为10％-15％、30％-35％和45％-50％。
作为本发明的进一步改进，所述强力长丝为聚乳酸(PLA)长丝或纱线。
作为本发明的进一步改进，所述强力长丝的细度为20旦-800旦，强力为2N-20N。
一种氧化粘胶纤维包芯纱止血材料，采用以上任一项所述的制备方法制备得到。
本发明的有益效果是：
(1)单纯的氧化粘胶纤维在水中的pH值为2-4，与人体正常的pH值有一定差异，植入体内会损害神经系统，具有较大局限性。本发明通过将其包覆于羧基化壳聚糖外层，同时通过洗涤过程对pH值进行调节，以降低其酸度，进而减轻皮肤刺激性和过敏炎症反应等可能存在的副作用。
(2)洗涤过程中，使pH维持在6.5-8.5，此时氧化粘胶纤维包芯纱止血材料达到等电点。等电点下羧基化壳聚糖上的氨基质子化，带上正电荷；氧化粘胶纤维上的羧基变为羧酸根离子，带上负电荷，两者之间形成了静电作用，静电作用提高了氧化粘胶纤维和羧基化壳聚糖纤维(CECS)之间的分子间作用力，由此提高了两者之间界面结合的强度，使纱线的强力提高。
(3)使用聚乳酸(PLA)长丝作为芯层，增强了纱线的强力，对纱线后续的各种潜在用途提供了可能性，且聚乳酸具有可降解性。同时，聚乳酸长丝富含大量的羧基与羟基，将聚乳酸长丝与壳聚糖加捻成纱后，壳聚糖短纤包覆在长丝表面，由于氢键的作用，形成相互作用力，使得纱线的强力进一步提高。
(4)氧化粘胶纤维有良好的血液润湿性，有利于血液的扩散，有较好的止血性能。吸收血液后羧基暴露并带有电荷，可以快速吸引和激活血小板。氧化粘胶纤维上的羧基还可与血红素中的亚铁状态的铁原子络合，使非特异性血小板聚集并生成人造血凝块。与此同时，中间层亲水改性CECS具有优异的吸液膨胀能力，在与血液接触后，形成单向导湿结构，促使血液中的水分经过氧化粘胶纤维层向内运输至亲水改性壳聚糖纤维层，从而使红细胞和血小板短时间内大量富集，进而增强氧化粘胶纤维对伤口的止血效果。又因为芯层强力长丝的高强度，能够保障多层复合包芯纱在湿态下的高强度，从而有效防止纱线因溶胀断裂而降低止血效果。CECS吸收液体后会产生径向膨胀而长度方向基本不变化，如此在止血时，能够使得止血材料吸液后厚度增加，而不是面积增大，因此能够产生更强的压迫止血作用。其还可以给伤口提供一个更为湿润的环境，加速伤口愈合；同时避免形成伤口干痂，减少瘢痕形成实现。两者复合对止血起到了一个协同作用，可改善氧化粘胶纤维对于液体的吸收能力较差的不足，从而加速止血。此外，CECS吸收液体后形成的凝胶力学强度较弱，通过将氧化粘胶纤维作为鞘层，增强了吸液后材料的力学性能，便于与伤口剥离。
附图说明
图1为实施例1制备的氧化粘胶纤维包芯纱止血材料的SEM结构图。
图2为实施例1制备的氧化粘胶纤维包芯纱止血材料的红细胞粘附SEM图。
图3为实施例1-7制备的氧化粘胶纤维的XRD图谱。
图4为实施例1-7制备的氧化粘胶纤维的FITR图谱。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在具体实施例中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本发明提供的一种氧化粘胶纤维包芯纱止血材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.将壳聚糖纤维生条作为皮层，将强力长丝作为芯层，进行环锭纺纱得到壳聚糖双层复合包芯纱；
S2.将氧化粘胶纤维生条包覆于所述壳聚糖双层复合包芯纱的外层，得到三层复合包芯纱；
S3.将所述三层复合包芯纱置于丙烯酸的乙醇溶液中，以对中间层的壳聚糖纤维进行羧基化改性，同时增强层间的相互作用；反应结束后，用氢氧化钠/乙醇的水溶液洗涤至pH为6.5-8.5，然后再依次用乙醇/水的混合溶液洗涤3次和乙醇洗涤3次，最后干燥得到氧化粘胶纤维包芯纱止血材料。
如此操作，先制备三层复合包芯纱，再对中间层的壳聚糖进行羧基化改性，使改性后壳聚糖具有高亲水性；反应完成后进行碱洗和醇水洗涤，对pH进行控制，使羧基离子化，氨基质子化，增强了纱线之间的静电相互作用，提高纱线强力。同时降低了氧化粘胶纤维的酸性，以减轻皮肤刺激性和过敏炎症反应等可能存在的副作用。此外，中间层羧基化壳聚糖采用合适配比的丙烯酸接枝后，使得其能够在吸液时主要只在径向发生膨胀而长度方向基本不变化，如此在止血时，能够使得止血材料吸液后厚度增加，而不是面积增大，因此能够产生更强的压迫止血作用。CECS具有优异的吸液膨胀能力，在与血液接触后，形成单向导湿结构，促使血液中的水分经过氧化粘胶纤维层向内运输至亲水改性壳聚糖纤维层，使红细胞和血小板短时间大量富集，可增强氧化粘胶纤维对伤口的止血效果。
步骤S2中，采用NO2/CCl4体系对粘胶纤维进行氧化得到氧化粘胶纤维，将所述氧化粘胶纤维依次进行开松、梳理和粗纱工序得到所述氧化粘胶纤维生条。
所述氧化粘胶纤维的制备方法包括：将粘胶纤维置于CCl4溶液中(粘胶纤维与CCl4溶液体积之比为1:50(g/mL))，然后通入NO2进行氧化反应(水浴振荡24h，反应温度设置为15-25℃)，NO2的通入量在12-24wt％，反应结束后，洗涤干燥，得到所述氧化粘胶纤维。
Figure BDA0003732420140000061
氧化粘胶纤维的羧基取代度为15％-20％，所述氧化粘胶纤维的特性黏数为30-50mL/g，所述氧化粘胶纤维的结晶度为15％-40％。通过NO2/CCl4体系的氧化反应，使得羟基被氧化为羧基的同时，粘结纤维的分子链断裂，结晶度降低，如此得到的氧化粘结纤维包覆于羧基化壳聚糖/强力长丝外层时，能够实现更佳的凝血作用，并有助于血液中的水分向中间层渗透，从而协同增强止血作用。
步骤S3中，所述丙烯酸与壳聚糖纤维中氨基的摩尔比为1：0.1～20，优选为1：1.8～10，更优选为1：2～6。所述羧基化的取代度为0.1-0.7，优选为0.2-0.5。本发明实验表明，采用丙烯酸接枝，能够利用羧乙基调控羧基化壳聚糖的吸液膨胀特性，使得其以径向吸湿膨胀为主，从而提高压迫止血效果。
作为一个优选实施例，本发明氧化粘胶纤维的羧基含量在17％-21％，羧基化壳聚糖的羧基取代度为0.3-0.5时，具有较优的吸液止血效果。其中，当羧基含量在18％-20％，羧基化壳聚糖的羧基取代度为0.35-0.45时，效果最优。
所述氧化粘胶纤维包芯纱止血材料中氧化粘胶纤维、羧基化壳聚糖纤维及强力长丝的占比分别为10％-15％、30％-35％、45％-50％。
所述强力长丝优选为聚乳酸(PLA)长丝或纱线。聚乳酸长丝具有机械性能好，且可降解性，因此适用于止血材料。
所述强力长丝的细度为20旦-800旦，强力为2N-20N。
一种氧化粘胶纤维包芯纱止血材料，采用以上任一项所述的制备方法制备得到。
实施例1
一种氧化粘胶纤维包芯纱止血材料的制备方法，包括如下步骤：
S1.对壳聚糖纤维依次进行开松、梳理和粗纱工序，得到壳聚糖纤维生条；将壳聚糖纤维生条作为皮层，将聚乳酸强力长丝作为芯层，进行环锭纺纱得到壳聚糖双层复合包芯纱；
S2.将氧化粘胶纤维进行开松、梳理和粗纱工序，得到氧化粘胶纤维生条；将氧化粘胶纤维生条通过摩擦纺纱机包覆于所述壳聚糖双层复合包芯纱的外层，得到三层复合包芯纱；
其中，氧化粘胶纤维通过NO2/CCl4体系氧化得到，氧化粘胶纤维的羧基含量为15.27％，所述氧化粘胶纤维的特性黏数为40.9625mL/g。
S3.将所述三层复合包芯纱置于丙烯酸的乙醇溶液中，以对中间层的壳聚糖纤维进行羧基化改性；反应结束后，用氢氧化钠/乙醇的水溶液洗涤pH为6.5-8.5，增强层间的相互作用，然后再依次用乙醇/水的混合溶液和乙醇洗涤，最后干燥得到氧化粘胶纤维包芯纱止血材料(如图1所示)。所得氧化粘胶纤维包芯纱止血材料中羧基化壳聚糖的羧基取代度为0.3782。
请参阅图2所示，可以看出，外层为氧化粘胶纤维时，对创面的红细胞具有较好的吸附作用，从而实现凝聚止血。
实施例2-7
一种氧化粘胶纤维包芯纱止血材料的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，氧化粘胶纤维的羧基含量、特性黏数[η]以及羧基化壳聚糖的羧基取代度如表1所示，以探究氧化粘胶纤维对止血及机械性能的影响，其他与实施例1大致相同，在此不再赘述。
表1实施例2-7的产品参数
Figure BDA0003732420140000071
Figure BDA0003732420140000081
对比例1
一种氧化粘胶纤维包芯纱止血材料的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，先对壳聚糖纤维进行羧基化，再环锭纺纱。其他与实施例1大致相同，在此不再赘述。
对比例2
一种氧化粘胶纤维包芯纱止血材料的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，步骤S3中未采用氢氧化钠碱洗。其他与实施例1大致相同，在此不再赘述。
对比例3
一种氧化粘胶纤维包芯纱止血材料的制备方法，与实施例1相比，不同之处在于，将氧化粘胶纤维替换为盐酸化壳聚糖纤维。其他与实施例1大致相同，在此不再赘述。
动物止血模型测试：出血量和出血时间，采用兔肝脏出血模型组(15只)
兔肝脏出血模型：对于出血量将止血材料、无菌纱布及新西兰兔分别称重并记录；予备皮消毒后经兔耳缘静脉缓慢注射3％戊巴比妥钠(约30mg/kg)，将麻醉后的兔子取仰卧位将四肢展开，将其固定于手术操作台上后对兔腹部剃毛，并对兔腹部进行消毒处理，再铺上无菌洞巾。于腹部正中设计切口，长约5cm，深度至腹壁全层，开腹过程出血使用无菌纱布按压止血。腹腔暴露后，小心牵拉出肝脏，使用沾湿的纱布铺垫，充分暴露肝脏，将肝脏位置摆正，于肝左叶中央用11号常规手术刀制造一1cm(长)×0.4cm(深)“一”字手术切口，造成肝脏急性出血，待创面自由出血10s后，用预先称重的无菌纱布将肝脏伤口上的浮血轻轻擦去，立即将氧化粘胶纤维包芯纱织物和纱布材料(4cm×2cm)对折成2cm×2cm大小，平铺于出血的伤口，之后观察是否继续出血，记录止血时间，5min内无再次出血则记为止血成功，并对材料及纱布再次称重，计算：出血量＝止血后重量(纱布+材料)—止血前重量(纱布+材料)。每个样品重复实验5次取平均值。
下述吸液测试为吸水量测试，力学性能测试选择单根纱线作测试样品。
表2实施例1-7及对比例1-3的力学性能测试结果
试样 干态强度(N) 湿态强度(N) 断裂伸长率(％)
实施例1 10.23±0.13 4.29±0.32 8.5
实施例2 10.55±0.35 4.61±0.24 8.7
实施例3 12.61±0.54 5.36±0.61 9.6
实施例4 14.13±0.52 6.52±0.53 11.2
实施例5 15.62±0.34 6.70±0.69 11.8
实施例6 18.33±0.29 6.84±0.72 12.4
实施例7 15.48±0.61 4.82±0.23 12.1
对比例1 8.27±0.51 3.52±0.23 6.5
对比例2 7.94±0.25 3.27±0.16 6.1
对比例3 5.80±0.34 2.69±0.23 5.8
表3实施例1-7及对比例1-3的吸液性能测试结果
Figure BDA0003732420140000091
Figure BDA0003732420140000101
从表2和3可以看出，氧化粘胶纤维包芯纱的干态强度，湿态强度及断裂伸长率较对比例有较大的提高，吸收液体的能力也进一步提升，对止血效果有着明显的改善。其中，实施例6效果最优。当先对中间层壳聚糖羧基化再环锭纺纱时，机械强度、吸液量和止血效果均显著降低，可见本发明通过后羧基化方式，不仅能够实现羧基化接枝，还能对层间纤维的连接结构进行调控，进而提高最终的综合止血性能。
综上所述，本发明先制备三层复合包芯纱，再对中间层的壳聚糖进行羧基化改性，有助于通过改性溶液增强层间纤维的相互作用力；反应完成后进行碱洗，以降低氧化粘胶纤维的酸性，提高生物亲和性，又由于氧化粘胶纤维接触血液后不会溶解，能够充分发挥其表面羧基的凝血作用，而且能够紧贴于创面实现压迫止血；同时使中间层羧基化壳聚糖的羧基离子化，氨基质子化，最终使得复合包芯纱达到等电点，赋予其更佳的止血效果。此外，中间层羧基化壳聚糖采用合适配比的丙烯酸接枝后，使得其能够在吸液时主要只在径向发生膨胀而长度方向基本不变化，如此在止血时，能够使得止血材料吸液后厚度增加，而不是面积增大，因此能够产生更强的压迫作用。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的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。

Claims (9)

1.一种氧化粘胶纤维包芯纱止血材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将壳聚糖纤维生条作为皮层，将强力长丝作为芯层，进行环锭纺纱得到壳聚糖双层复合包芯纱；
S2.将氧化粘胶纤维生条包覆于所述壳聚糖双层复合包芯纱的外层，得到三层复合包芯纱；
S3.将所述三层复合包芯纱置于丙烯酸的乙醇溶液中，以对中间层的壳聚糖纤维进行羧基化改性，同时增强层间的相互作用；反应结束后，用氢氧化钠/乙醇的水溶液洗涤至pH为6.5-8.5，然后再依次用乙醇/水的混合溶液和乙醇洗涤，最后干燥得到氧化粘胶纤维包芯纱止血材料。
2.根据权利要求1所述的氧化粘胶纤维包芯纱止血材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，采用NO2/CCl4体系对粘胶纤维进行氧化得到氧化粘胶纤维，将所述氧化粘胶纤维依次进行开松、梳理和粗纱工序得到所述氧化粘胶纤维生条。
3.根据权利要求2所述的氧化粘胶纤维包芯纱止血材料的制备方法，其特征在于，所述氧化粘胶纤维的制备方法包括：将粘胶纤维置于CCl4溶液中，然后通入NO2进行氧化反应，反应结束后，洗涤干燥，得到所述氧化粘胶纤维。
4.根据权利要求2所述的氧化粘胶纤维包芯纱止血材料的制备方法，其特征在于，所述氧化粘胶纤维的羧基含量为15％-22％，所述氧化粘胶纤维的特性黏数为30-50mL/g。
5.根据权利要求4所述的氧化粘胶纤维包芯纱止血材料的制备方法，其特征在于，所述氧化粘胶纤维的结晶度为15％-40％。
6.根据权利要求1所述的氧化粘胶纤维包芯纱止血材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述丙烯酸与壳聚糖纤维中氨基的摩尔比为1：(0.1～20)，所述羧基化的取代度为0.2-0.5。
7.根据权利要求1所述的氧化粘胶纤维包芯纱止血材料的制备方法，其特征在于，所述氧化粘胶纤维包芯纱止血材料中氧化粘胶纤维、羧基化壳聚糖纤维及强力长丝的占比分别为10％-15％、30％-35％和45％-50％。
8.根据权利要求1所述的氧化粘胶纤维包芯纱止血材料的制备方法，其特征在于，所述强力长丝为聚乳酸(PLA)长丝或纱线；所述强力长丝的细度为20旦-800旦，强力为2N-20N。
9.一种氧化粘胶纤维包芯纱止血材料，其特征在于，采用权利要求1至8中任一项所述的制备方法制备得到。
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