CN115737898A - 一种疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料及其制备方法。所述止血材料包括止血层Ⅰ、至少一层疏水纳米二氧化硅气凝胶层，还包括止血层Ⅱ和温度相变材料层；所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层与止血层Ⅰ连接；所述止血层Ⅰ包括敷料基材Ⅰ和不能渗透水的第一疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒层；止血层Ⅱ包括敷料基材Ⅱ和可以渗透水的第二疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒层。本发明通过形成不同疏水性的二氧化硅气凝胶材料，并将二氧化硅气凝胶与温度相变材料结合，制备成止血材料。本发明的止血材料具备在极端温度环境下，仍能够有效促进创面止血，且在去除止血材料时，与创面不黏连，可以有效降低由于创面黏连而导致的二次伤害。
Description
技术领域
本发明涉及生物医学材料技术领域，尤其涉及一种疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料及其制备方法。
背景技术
在高寒、高热环境下，皮肤创伤出血控制是应急救援工作的重大难题。高寒刺激可损伤血小板功能，高热刺激可使凝血因子活性减弱、血流速度增加、纤溶系统激活，导致机体止血功能减缓。
传统纱布可以实现止血，但缺乏温度管理特性，因此在高热及高寒环境中的止血效果欠佳。此外，当前市售止血纱布多为黏胶长丝、羧甲基纤维素钠盐、负载沸石的医用棉纱等，均不具有温度管理特性且与皮肤接触会由于粘连可能产生二次损伤。二氧化硅常作为止血材料，有报道公开了含二氧化硅组分的生物活性玻璃具有止血效果(J Am ChemSoc.2006 7 5；128(26):8384-5)，该生物玻璃主要由硅和钙组成，其制备过程繁琐，需要经过高温煅烧，且产品储存条件苛刻，需要保存在无空气的湿性环境中。
传统医用纱布由于不具备温度管理作用，在高热环境下凝血酶失活导致其止血效率低下；在高寒环境中，纱布中的血液形成冰晶，可导致创面修复细胞破裂，影响患者的预后。同时，由于医用纱布具有强吸水性，在止血前会吸收大量血液，引起不必要的失血。而纱布中的血液形成牢固的血凝块，使纱布与伤口紧密粘连，强制剥离纱布往往会引起二次出血。此外，基于沸石材料的止血纱布在创面潮湿环境下会释放热量，对于烧创伤的急救产生不利影响。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料及其制备方法。本发明通过合成不同疏水性的二氧化硅气凝胶材料，并将二氧化硅气凝胶与相变材料结合，制备成止血材料，使之具备在极端温度环境下，仍能够有效促进创面止血，且在去除止血材料时，与创面不黏连，可以有效降低由于创面黏连而导致的二次伤害。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料，包括止血层Ⅰ、至少一层疏水纳米二氧化硅气凝胶层；所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层与止血层Ⅰ连接；所述连接是通过缝合或粘合的方式连接。
进一步地，所述止血层Ⅰ包括敷料基材Ⅰ和第一疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒层；所述第一疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒层设置于敷料基材Ⅰ的上表面。
进一步地，所述第一疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒层为非压力下不能渗透水的疏水纳米二氧化硅。
进一步地，所述敷料基材Ⅰ的材质为编织物、海绵、凝胶等材料，本发明对此并不限定。
本发明提供一种疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料的制备方法，具体为：将止血层Ⅰ和疏水纳米二氧化硅气凝胶层连接得到，且止血层Ⅰ喷涂第一疏水纳米二氧化硅颗粒层与皮肤接触。
进一步地，所述止血层Ⅰ包括敷料基材Ⅰ和第一疏水纳米二氧化硅颗粒层，所述第一疏水纳米二氧化硅颗粒层和所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层均基于疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒制备而成，其中，所述疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒的制备包括如下步骤：
S1，向8～20g九水硅酸钠中加入去离子水，搅拌至无沉淀，得到硅酸钠溶液；
S2，将所述硅酸钠溶液缓慢加入5～15g硫酸中，搅拌，调节pH为3～7，静置，得到凝胶；
S3，将所述凝胶水浴老化，粉碎，得到凝胶粉；
S4，向所述凝胶粉中加入6～10g六甲基二硅氧烷和6～10g六甲基二硅胺烷，水浴搅拌，洗涤、干燥，得到疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒。
进一步地，所述止血层Ⅰ的制备方法为：首先准备敷料基材Ⅰ，并制备疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒，然后向疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒中加入有机溶剂，分散得到分散体，将分散体喷涂于敷料基材Ⅰ上表面得到使所述敷料基材Ⅰ上表面形成有不能渗透水的第一疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层，即止血层Ⅰ。
进一步地，所述有机溶剂包括丙酮、二氯甲烷、正己烷和无水乙醇中一种或多种。
进一步地，所述疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒与所述有机溶剂质量比为1：(5～1000)，或所述疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒与所述有机溶剂的质量体积比为1：(5～500)；所述喷涂采用喷枪，在0.1～2MPa压力下进行喷涂，通过喷涂控制形成第一疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒层渗水性，使其不能渗透水。
进一步地，所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层是将疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒于压片模具压制得到，压制后的厚度为1.5～3mm。
进一步地，所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层的制备为：取3～6g所述疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒于压片模具中，将其厚度压制为1.5～3mm，得到疏水纳米二氧化硅气凝胶层。
本发明通过设置二氧化硅疏水层，利用疏水性可减慢血液运动，协同二氧化硅活化凝血因子，实现快速止血；此外，二氧化硅的疏水性可减少对血液的吸收，进而减少失血。
本发明的一个实施例中，所述疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料，包括止血层Ⅰ、至少一层疏水纳米二氧化硅气凝胶层以及止血层Ⅱ；所述止血层Ⅱ设置于所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层的一侧，且位于所述止血层Ⅰ和所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层之间，并与所述止血层Ⅰ和所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层连接，用于辅助止血。
进一步地，所述止血层Ⅱ至少包括一层第二疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层。
进一步地，所述第二疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层为能够渗透水的二氧化硅气凝胶颗粒涂层。
进一步地，所述止血层Ⅱ包括一层、两层或2层以上，但不能太厚，以免止血材料的总厚度太厚不利于使用。
本发明提供一种疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料的制备方法，其制备方法如上所述，不同在于在疏水纳米二氧化硅气凝胶层的一侧，还设有至少一层止血层Ⅱ，并将所述止血层Ⅱ与所述止血层Ⅰ和所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层相连接。
进一步地，所述止血层Ⅱ的制备方法为：在敷料基材Ⅱ的表面喷涂所述疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒制备的分散体，通过控制喷涂距离等，以使所述敷料基材层Ⅱ上形成有能渗透水的第二疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层，得到所述止血层Ⅱ。
进一步地，所述止血层Ⅱ还可通过如下方法制备：在止血层Ⅰ的下表面喷涂所述疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒制备的分散体，通过控制喷涂距离等，以使所述敷料基材层Ⅱ上形成有能渗透水的第二疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层，即为止血层Ⅱ。
本发明的一个实施例中，所述疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料，包括止血层Ⅰ、至少一层疏水纳米二氧化硅气凝胶层、止血层Ⅱ及温度相变材料层，所述温度相变材料层设于所述止血层Ⅱ和所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层之间，并与所述止血层Ⅱ和所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层相连接。所述温度相变材料为正十八烷温度相变材料，所设置的温度相变材料层具有较好的蓄热性能，与疏水纳米二氧化硅气凝胶层结合使用，可以实现温度管理，在极端天气情况下，尽可能降低隔绝外界温度对患处带来的影响，确保患处温度保持在较小的波动范围内，从而更适于极端温度下的止血要求。
进一步地，本发明所述连接为缝合或粘合的方式连接。
本发明提供一种疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料的制备方法，其制备方法如上所述，不同在于在所述止血层Ⅱ和所述疏水纳米二氧化硅气凝胶材料层之间还设置有温度相变材料层，各层之间通过缝合或粘合方式连接。
进一步地，所述温度相变材料层的制备方法包括：取2～4g的正十八烷温度相变材料粉末于压片模具中，将其厚度压制为1.5～3mm，得到所述正十八烷温度相变材料层。
本发明一个实施例中，所述疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料，包括止血层Ⅰ、至少一层疏水纳米二氧化硅气凝胶层。所述止血层Ⅰ的材料、结构及制备方法同上，所述止血层Ⅰ包括两层，所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层固定于两层所述止血层Ⅰ之间。其余材料及材料的制备方法如上所述。
本发明提供一种止血材料的制备方法为，根据上述方法制备疏水纳米二氧化硅气凝胶层及两个止血层Ⅰ，然后将疏水纳米二氧化硅气凝胶层通过缝合或粘合等方式固定于两个止血层Ⅰ之间，形成止血材料。
本发明有益的技术效果在于：
本发明制备的疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料，通过合成不同疏水性的二氧化硅气凝胶材料，协同温度相变材料，制备成止血材料，所制备的止血材料在极端温度环境下，仍能有效促进创面止血；同时在去除止血材料时，由于在于皮肤接触的表面采用了二氧化硅气凝胶颗粒层，解决了传统基材与创面黏连，造成二次伤害的不足，本发明制备的止血材料在极端天气急救领域具有较好的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例的疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料的结构示意图。
图中：1、止血层Ⅰ；2、止血层Ⅱ；3、温度相变材料层；4、疏水纳米二氧化硅气凝胶层。
图2为在敷料基材上通过不同距离喷涂和未喷涂疏水二氧化硅气凝胶颗粒对应的扫描电镜图。
图3为本发明实施例2制备的疏水二氧化硅气凝胶颗粒基于不同喷涂距离获得的止血层的吸水性的曲线变化图。
图4为本发明实施例2制备的疏水二氧化硅气凝胶颗粒在不同喷涂距离的情况下敷料基材表面对应的接触角的分析图。
图5为本发明实施例2的二氧化硅气凝胶颗粒透射电镜图。
图6为本发明实施例2的疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层的红外光谱分析及接触角检测图。
图7为极端低温下疏水纳米二氧化硅气凝胶层和温度相变材料层的温度控制曲线图。
图8为极端高温下疏水纳米二氧化硅气凝胶层和温度相变材料层的温度控制曲线图。
图9为本发明实施例2制备的疏水纳米二氧化硅气凝胶止血层活死细胞染色后的电镜图。
图10为本发明实施例2制备的疏水纳米二氧化硅气凝胶止血层细胞活力检测对应的柱状图。
图11为不同材料对大鼠股动脉出血模型出血时间影响的柱状图。
图12为不同材料对大鼠股动脉出血模型出血量影响的柱状图。
图13为不同材料对大鼠股动脉出血模型剥离力检测的柱状图。
图14为不同材料在高温70℃下血液凝集指数测定的柱状图。
图15为不同材料在低温-27℃下血液凝集指数测定的柱状图。
图16为不同喷涂距离获得的止血层及普通纱布的透气性对比图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。
首先结合附图对本发明的疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料进行详细描述。
如图1所示，本发明提供一种疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料，包括止血层Ⅰ1以及至少一层疏水纳米二氧化硅气凝胶层4，并且所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层4与所述止血层Ⅰ1通过胶合或粘合等方式连接。即，将止血层Ⅰ1与至少一层疏水纳米二氧化硅气凝胶层4连接，组装成止血材料。
由于二氧化硅气凝胶是迄今为止已实现商业化生产的保温性能最好的材料。二氧化硅气凝胶材料具有低密度、低导热系数的特性，能有效抑制热传导；其平均孔径尺寸50nm，低于空气分子的平均自由程，能有效抑制空气热对流传热。此外，二氧化硅气凝胶多孔结构相当于辐射的反射面和折射面，可以使热辐射降至最低。因此，二氧化硅气凝胶材料能有效抑制热传导、热对流和热辐射这三个方面的共同作用，几乎阻断了热传递的所有途径，是非常好的隔热材料。在止血材料中增加二氧化硅气凝胶层，使得该止血材料在极端温度环境下仍能够有效促进创面止血。
同时，考虑到传统止血用纱布去除时伤口黏连对创面造成的二次伤害，本发明对止血层Ⅰ1进行了改进，所述止血层Ⅰ1包括敷料基材Ⅰ和水不能透过的第一疏水纳米二氧化硅颗粒层，且使用时，水不能透过的第一疏水纳米二氧化硅颗粒层与皮肤接触，可以保证透气的同时，有效降低了去除时的剥离力，避免患处遭受第二次伤害。
作为本发明的一种实施方式，止血层Ⅰ1可以包括两层，疏水纳米二氧化硅气凝胶层固定于两层止血层Ⅰ之间。采用两层止血层Ⅰ可以更好的保护疏水纳米二氧化硅气凝胶层。
作为本发明的一种实施方式，止血层Ⅰ包括敷料基材Ⅰ，敷料基材Ⅰ的上表面形成有第一疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层。
其中，敷料基材Ⅰ和Ⅱ可以是片、块状的编织物、薄膜等，如天然材料棉、麻、丝、毛、甲壳素等及人工合成材料聚己内酯(Polycaprolactone，PCL)、聚乙烯醇(polyvinylalcohol，PVA)等；也可以是其他的结构，例如，方形体，长方体等其他结构，此外，还可以海绵材料、凝胶等材料，本申请对此并不作为限定。
所述第一疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层可以为不能渗透水的疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层，也即强疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层，所述不能渗透水是指水在常压下不能渗透，但在压力下可能有少量渗透。其中，第一疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层可以通过在敷料基材Ⅰ的表面上喷涂由疏水纳米二氧化硅气凝胶制备的分散体，经过干燥得到。在实际喷涂过程中，可以通过喷涂器具的出口与敷料基材表面的距离(喷涂距离)得到强疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层，例如，喷涂距离小于等于2cm进行喷涂，例如，喷涂距离可以是，1.8cm、1.5cm、1cm等。
在本发明的一个实施例中，疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料，还可以包括止血层Ⅱ2，止血层Ⅱ2设于疏水纳米二氧化硅气凝胶层4的一侧，且位于止血层Ⅰ1和疏水纳米二氧化硅气凝胶层4之间，并与止血层Ⅰ1和疏水纳米二氧化硅气凝胶层4通过线缝合或粘接等方式连接。
止血层Ⅱ2可以包括敷料基材Ⅱ和形成于敷料基材Ⅱ表面的第二疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层或止血层Ⅱ2也可以为单独喷射于止血层Ⅰ的敷料基材Ⅰ下表面的第二疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层。该第二疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层可以为能够渗透水的二氧化硅气凝胶颗粒涂层，也即弱疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层。该弱疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层例可以通过在喷涂器具的出口距离敷料基材表面的10cm左右，例如，可以是8cm、9cm、10cm、11cm、12cm进行喷涂，干燥得到。
通过该止血层Ⅱ2与上述止血层Ⅰ1结合，可减慢血液运动，激活因子，促进血小板粘附，实现快速凝血，减少失血，且易于剥离，不会引发二次出血。
在本发明的一个实施例中，止血层Ⅱ2至少包括一层第二疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层，例如，可以是一层、两层，也可以是更多层，本发明对此并不作为限定。
如图1所示，作为本发明的一个实施方式，所述止血材料还包括温度相变材料层3，设于止血层Ⅱ2和疏水纳米二氧化硅气凝胶层4之间，并与止血层Ⅱ2和疏水纳米二氧化硅气凝胶层4相连接。本发明通过，将疏水纳米二氧化硅气凝胶层和温度相变材料层结合，实现了双功能温度管理作用，在高热环境中通过阻挡热传导保持内部低温，在高寒环境中通过减少能量损失保持内部温暖，使之具备在极端温度环境下，仍能够有效促进创面止血功能。
本发明实施例中，层与层之间的连接方式可以采用层层组合，通过医用缝合线将不同层进行缝合。此外，若选择薄膜或凝胶形式等医用敷料基材，可采用在各层边缘添加交联剂，如戊二醛、京尼平、氰基丙烯酸乙酯、单宁酸、聚乙烯亚胺等；或添加粘合剂，如天然粘合剂、合成粘合剂、压敏胶、热敏胶等，从而通过粘合的方式进行连接。
本申请中对于止血层Ⅰ的层数和止血层Ⅱ的数量并不做限定，可以是一层、二层也可以是更多层。
本发明所制备的疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料，在高热环境中通过阻挡热传导保持内部低温，在高寒环境中通过减少能量损失保持内部温暖，疏水纳米二氧化硅凝胶材料可减慢血液运动，激活因子，促进血小板粘附，实现快速凝血，减少失血，且易于剥离，不会引发二次出血。
下面具体描述根据本发明实施例的疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料的制备方法。所述制备方法包括：将止血层Ⅰ和疏水纳米二氧化硅气凝胶层连接，例如，线缝合，或粘合的方式进行连接，得到疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料。
需要说明的是，本发明实施例中，未详细说明的材料可以采用现有的材料，未提及的制备方法可以采用现有技术中的方法，对此，本发明不再详细说明。
作为一种实施方式，止血层Ⅰ和疏水纳米二氧化硅气凝胶层均基于疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒制备而成，其中，疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒的制备包括：
步骤S1，向8～20g九水硅酸钠中加入去离子水，搅拌至无沉淀，得到硅酸钠溶液。
其中，九水硅酸钠的重量可以是8g、10g、12g、15g、18g或20g等。
其中，去离子水可以选择30g。
步骤S2，将硅酸钠溶液缓慢加入5～15g硫酸中，搅拌，调节pH为3～7，静置，得到凝胶。
其中，pH可以为3、4、5、6或7。
其中，静置时间可以为1～30分钟，例如，5分钟、10分钟、20分钟等。
步骤S3，将凝胶水浴老化，粉碎，得到凝胶粉。
其中，水浴老化时间可以为3～7小时。
步骤S4，向凝胶粉中加入6～10g六甲基二硅氧烷和6-10g六甲基二硅胺烷，水浴搅拌，洗涤、干燥，得到疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒。
在本发明的一个实施例中，六甲基二硅氧烷的添加重量可以是6g、7g、8g、9g或10g。六甲基二硅胺烷的添加重量可以是6g、7g、8g、9g或10g。
在本发明的一个实施例中，水浴的温度控制在80℃左右，时间控制在20～90分钟。
作为本发明实施例的一种实施方式，止血层Ⅰ的制备方法包括：
首先，提供敷料基材Ⅰ和疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒。
其中，疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒采用上述实施例的制备方法得到，具体可参考上述实施例的制备方法。
其次，向疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒中加入有机溶剂，制备成均一的分散体。
在本发明的一个实施例中，疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒的重量范围可以在0.1～2g之间，例如0.1g、0.4g、0.8g、1g、1.2g、1.5g、1.8g或2g等。
其中，有机溶剂可以包括丙酮、二氯甲烷、正己烷和无水乙醇中一种或多种。
在本发明的一个实施例中，疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒与有机溶剂质量比为1：(5～1000)，或疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒与有机溶剂的质量体积比为1：(5～500)。该比例可以使得疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒充分分散，更有利于喷涂的均匀性。
作为一个实施方式，在疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒加入到有机溶剂后，通过水浴超声10分钟～2小时，以形成均一分散体。
作为一个实施方式，在敷料基材Ⅰ的表面上喷涂分散体，使敷料基材的上表面形成有不能渗透水的第一疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层，得到止血层Ⅰ。
作为一种实施方式，可以采用喷枪在敷料基材Ⅰ表面上喷涂上述制备的分散体，并在0.1MPa～2MPa压力下将分散体喷涂至敷料基材Ⅰ的表面，以形成不能渗透水的第一疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层。
所述敷料基材Ⅰ和敷料基材Ⅱ可以是普通纱布，如由棉、麻、丝、毛、甲壳素材料编织成的片状编织物等，也可以是薄膜，如细菌纤维素膜等，这些材料可以是天然的材料，也可以是人工合成，本发明对敷料基材的材料和制备方法并不做限定。
需要说明的是，本发明的实施例中，可以通过控制喷涂器具的出口与敷料基材表面的距离控制疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层的疏水性的强弱，其中，强疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒层可以达到水不渗透，弱疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒层可渗透水。
所述疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料还包括止血层Ⅱ，所述止血层Ⅱ至少包括一层第二疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层，并设置于所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层的一侧，且位于所述止血层Ⅰ和所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层之间，并与所述止血层Ⅰ和所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层连接，用于辅助止血；所述第二疏水纳米二氧化硅气凝胶层是在敷料基材Ⅱ的表面喷涂疏水纳米二氧化硅颗粒制备的分散体，使所述敷料基材Ⅱ上形成能够渗透水的第二疏水纳米气凝胶颗粒涂层。
所述止血层Ⅱ为设置于止血层Ⅰ的下表面的第二疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒层；或所述止血层Ⅱ为在敷料基材Ⅱ的表面喷涂第二疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒层形成的复合层，所述复合层为一层及以上，且复合层喷涂有第二疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒的一面与止血层Ⅰ连接。
实施例1
一种疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料，包括止血层Ⅰ、止血层Ⅱ、温度相变材料层和疏水纳米二氧化硅气凝胶层。所述止血材料的制备方法如下：
(1)疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒的制备
向8g九水硅酸钠中加入30g去离子水形成硅酸钠溶液；随后将其缓慢加入5g硫酸中；加入氢氧化钠调节溶液pH为3；静置30分钟后形成凝胶；将凝胶老化5小时；将凝胶粉碎，并向凝胶中加入6g六甲基二硅氧烷和6g甲基二硅胺烷，80℃水浴搅拌30分钟；去离子水洗涤并干燥后得到疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒。其中，疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒为纳米颗粒。
(2)止血层Ⅰ的制备
向0.1g疏水纳米二氧化硅气凝胶纳米粒子中加入23g丙酮，水浴超声30分钟形成均一分散体。采用天然材料棉编织的纱布作为敷料基材Ⅰ，纱布上喷涂疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒制备的分散体，经过干燥得到止血层Ⅰ。其中，按833ml/m2的量量取喷涂用疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒，喷涂距离为2cm，喷涂压力为2MPa，得到的止血层Ⅰ具有较强的疏水性，但透气性良好。
(3)止血层Ⅱ的制备
向0.1g疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒中加入23g丙酮，水浴超声30分钟形成均一分散体，按833ml/m2的量量取喷涂用疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒，在2MPa压力下将分散体喷涂至棉纤维纱布(敷料基材Ⅱ)上，60℃干燥后即得到止血层Ⅱ，止血层Ⅱ的敷料基材Ⅱ上形成有一层疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层。其中，喷涂距离为10cm，该止血层Ⅱ的疏水性很弱，可以很好的渗透水。
(4)疏水纳米二氧化硅气凝胶层的制备
取3g疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒于压片模具中，用压力机加压至20MPa将其压制为3mm厚度，即得疏水纳米二氧化硅气凝胶层。
(5)温度相变材料层的制备
取2g正十八烷温度相变材料粉末于压片模具中，用压力机加压至20MPa将其压制为1.5mm厚度，即得温度相变材料层。
(6)各材料层组合
按照图1所示结构将各层进行组合，将各层之间采用缝合的方式连接，整合一个整体，构成止血材料，记作疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料1号。
将该疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料1号应用于大鼠股动脉止血，该疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料在3分钟可以止血成功，且在患处剥离时并不会引起二次出血。
实施例2
一种疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料，包括止血层Ⅰ、2层止血层Ⅱ、温度相变材料层和疏水纳米二氧化硅气凝胶层。所述止血材料的制备方法如下：
(1)疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒的制备
向10g九水硅酸钠中加入30g去离子水形成硅酸钠溶液，随后将其缓慢加入5g硫酸中；加入氢氧化钠调节溶液pH为4；静置25分钟后形成凝胶。将凝胶老化5小时，将凝胶粉碎，并向凝胶中加入6g六甲基二硅氧烷和6g甲基二硅胺烷，80℃水浴搅拌30分钟，去离子水洗涤并干燥后得到疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒。
(2)止血层Ⅰ的制备
向0.5g疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒中加入23g丙酮，水浴超声30分钟形成均一分散体。按833ml/m2的量量取喷涂用疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒，于喷枪喷壶中，在2MPa压力下，设定喷涂距离为2cm，将分散体喷涂至棉纤维纱布(敷料基底Ⅰ)上，60℃干燥后即得到止血层Ⅰ。
(3)止血层Ⅱ的制备
向0.5g疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒中加入23g丙酮，水浴超声30分钟形成均一分散体，按833ml/m2的量量取喷涂用疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒，于喷枪喷壶中，在2MPa压力下，设定喷涂距离为10cm，将分散体喷涂至棉纤维纱布(敷料基材Ⅱ)上，60℃干燥后即得到止血层Ⅱ。该止血层Ⅱ的敷料基材Ⅱ上形成有一层疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层。其中，喷涂距离为10cm的止血层Ⅱ的疏水性很弱，且水可以渗透。
(4)疏水纳米二氧化硅气凝胶层的制备
取6g疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒于压片模具中，用压力机加压至20MPa将其压制为1.5mm厚度，即得疏水纳米二氧化硅气凝胶层。
(5)正十八烷温度相变材料层的制备
取4g正十八烷温度相变材料粉末于压片模具中，用压力机加压至20MPa将其压制为3mm厚度，即得温度相变材料层。
(6)各材料层组合
按照图1所示结构，将止血层Ⅰ、2层止血层Ⅱ、温度相变材料层和疏水纳米二氧化硅气凝胶层进行组合，将各层之间采用粘合的方式连接，整合一个整体，构成止血材料，记作疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料2号。
将该疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料2号应用于大鼠股动脉止血，该疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料在2分钟可以止血成功，且在患处剥离时并不会引起二次出血。
图5为本实施例二氧化硅气凝胶颗粒透射电镜图。从图中可以清晰的看到二氧化硅气凝胶超显微结构。
图6为疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层的红外光谱分析及接触角检测图。其中，图3中的红外光谱中波数2967cm-1表征疏水的-CH3，波数850cm-1表征Si-C键，可以看出经过步骤(1)中的六甲基二硅氧烷与六甲基二硅胺烷对二氧化硅气凝胶疏水性改性成功。如图3中的左下的接触角的实验，将水滴在由疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒制备的涂层上，水滴呈完整的圆形，证明该材料是疏水性的。
实施例3
一种疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料，包括止血层Ⅰ、止血层Ⅱ、温度相变材料层和疏水纳米二氧化硅气凝胶层。所述止血材料的制备方法如下：
(1)疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒的制备与实施例2相同；
(2)止血层Ⅰ的制备
向0.8g疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒中加入23g丙酮，水浴超声30分钟形成均一分散体，按833ml/m2的量取喷涂用疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒，在2MPa压力下，设定喷涂距离为2cm，将分散体喷涂至棉纤维纱布(敷料基材Ⅰ)上，60℃干燥后即得到止血层Ⅰ。
(3)止血层Ⅱ的制备
向0.8g疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒中加入23g丙酮，水浴超声30分钟形成均一分散体，按833ml/m2的量量取喷涂用疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒，于喷枪喷壶中，在2MPa压力下，设定喷涂距离为10cm的情况下，将分散体喷涂至细菌纤维素膜创面敷料基材(敷料基材Ⅱ)上，60℃干燥后即得到止血层Ⅱ。
(4)疏水纳米二氧化硅气凝胶层的制备
取5g疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒于压片模具中，用压力机加压至20MPa将其压制为1.5mm厚度，即得疏水纳米二氧化硅气凝胶层。
(5)正十八烷温度相变材料层的制备
取3g正十八烷温度相变材料粉末于压片模具中，用压力机加压至20MPa将其压制为3mm厚度，即得温度相变材料层。
(6)各材料层组合
按照图1所示结构将各层进行组合，将各层之间采用粘合的方式，整合一个整体，构成止血材料，记作疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料3号。
将该疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料2号应用于大鼠股动脉止血，该疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料3号，在2分钟可以止血成功，且在患处剥离时并不会引起二次出血。
实施例4
一种疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料，包括止血层Ⅰ、止血层Ⅱ、温度相变材料层和疏水纳米二氧化硅气凝胶层。所述止血材料的制备方法如下：
(1)疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒的制备与实施例3相同；
(2)止血层Ⅰ的制备
向0.8g疏水纳米二氧化硅气凝胶纳米粒子中加入30ml无水乙醇，水浴超声1小时形成均质分散体，按833ml/m2的喷涂量，在1Mpa压力下，在2cm喷涂距离处对细菌纤维素膜创面敷料基材(敷料基材Ⅰ)进行喷涂。喷涂后，疏水改性的细菌纤维素膜放置于45℃烘箱烘烤1小时，得到强疏水性敷料(止血层Ⅰ)，向该敷料滴加20ul水滴能够保证5分钟水滴不被吸收。
(3)止血层Ⅱ的制备
利用步骤(2)中的分散体，按833ml/m2的喷涂量，在1Mpa压力下，在10cm喷涂距离处对细菌纤维素膜创面敷料基材(敷料基材Ⅱ)进行喷涂。喷涂后，疏水改性的细菌纤维素膜放置于45℃烘箱烘烤1小时，得到弱疏水性敷料。
(4)疏水纳米二氧化硅气凝胶层的制备
与实施例3相同。
(5)正十八烷温度相变材料层的制备
与实施例3相同。
(6)各材料层组合
与实施例3相同。由此，得到疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料4号。
将该止血材料4号应用于大鼠股动脉止血，1分30秒后即可完成止血，而且未改性细菌纤维素膜止血时间超过5分钟。并且在敷料去除时，该敷料90°角剥离力为0.07N，远低于未改性细菌纤维素膜的0.8N，提示疏水二氧化硅气凝胶改性后细菌纤维素膜具有易去除的特性。
实施例5
一种疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料，包括止血层Ⅰ、相变温度材料层和疏水纳米二氧化硅气凝胶层。所述止血材料的制备方法同实施例4，不同在于没有止血层Ⅱ。所得止血材料为疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料5号。
采用该止血材料5号应用于大鼠股动脉止血，4分钟后即可完成止血，剥离时并不会引起二次出血。
实施例6
一种疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料，包括疏水纳米二氧化硅气凝胶层，和设置于疏水纳米二氧化硅气凝胶层上下表面的两层止血层Ⅰ。
各层的制备方法同实施例2，将制备好的材料缝合连接在一起，形成疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料。
对比例1
一种止血材料，包括止血层、温度相变材料层和疏水纳米二氧化硅气凝胶层。所述止血层为3层纱布，所述温度相变材料层和疏水纳米二氧化硅气凝胶层的制备方法及条件同实施例2，将止血层、温度相变材料层和疏水纳米二氧化硅气凝胶层缝合得到止血材料。
对比例2
一种止血材料，包括止血层Ⅱ、温度相变材料层和疏水纳米二氧化硅气凝胶层；所述止血层Ⅱ包括3层。所述止血材料所用原料及各层的制备方法同实施例2。将3层止血层Ⅱ(喷涂距离10cm)、温度相变材料层和疏水纳米二氧化硅气凝胶层依次缝合得到止血材料。
对比例3
一种止血材料，包括止血层Ⅰ、温度相变材料层和疏水纳米二氧化硅气凝胶层；所述止血层Ⅰ包括3层。所述止血材料所用原料及各层的制备方法及条件同实施例2。将3层止血层Ⅰ(喷涂距离2cm)、温度相变材料层和疏水纳米二氧化硅气凝胶层依次缝合得到止血材料。
测试例：
测定本发明制备的止血材料的疏水性能、止血性能、耐温性能，撕裂情况，测试方法及结果如下。
(1)不同喷涂距离的疏水性及蒸汽透过性测试
本发明考察了不同喷涂距离对疏水和渗水性能的影响，按833ml/m2的量喷涂用疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒(制备方法同实施例2)，于喷枪喷壶中，在2MPa压力下，分布以2cm、5cm、10cm、15cm的喷涂距离，将疏水二氧化硅气凝胶颗粒喷涂与敷料基材表面，得到不同喷涂距离的止血层(其余制备条件同实施例2)，分别测定所制备的四种止血层与普通纱布的吸水性能，接触角等。
图2为在敷料基材上通过不同距离喷涂和未喷涂疏水二氧化硅气凝胶颗粒对应的扫描电镜图。由图可知，喷涂2cm二氧化硅气凝胶颗粒的止血层Ⅰ的表面可以形成很好的疏水层，使水不能渗透；而喷涂10cm的二氧化硅气凝胶颗粒的止血层Ⅱ的表面有一定疏水性，但水可以渗透。
图3为本发明疏水二氧化硅气凝胶颗粒基于不同喷涂距离获得的止血层吸水性的曲线变化图。由图3可知，喷涂距离为15cm的止血层的吸水率与普通纱布相当，而喷涂距离为2cm和5cm的止血层具有较低的吸水率。同时，测定上述五种材料的接触角，如图4所示，喷涂距离为2cm的疏水性能最好。
图16为本发明中不同喷涂距离获得的止血层及普通纱布作为止血层的透气性对比。由图可知，本发明通过在不同距离喷涂疏水二氧化硅气凝胶颗粒形成的止血层的透气性与普通纱布相当，说明疏水二氧化硅气凝胶颗粒涂层不影响敷料基材的透气性。
(2)极端温度测试：
图8为极端高温下疏水化二氧化硅气凝胶层和温度相变材料层的温度控制曲线图。实验通过温度控制板贴敷在由温度变相材料层和疏水纳米二氧化硅气凝胶层构成的温度控制材料(制备方法同实施例2)的疏水化二氧化硅气凝胶层之下，并分别测量温度控制板与材料疏水纳米二氧化硅气凝胶层的温度。如图7所示，在温度控制板达到70℃时，材料表面温度为48.3℃，证明该材料在极端高温环境下具有隔绝环境温度的效果。因此，对应的止血材料也具有隔绝环境温度的效果。
图7为极端低温下疏水化二氧化硅气凝胶层和温度相变材料层的温度控制曲线图。实验通过温度控制板贴敷在由温度变相材料层和疏水纳米二氧化硅气凝胶层构成的温度控制材料(制备方法同实施例2)的疏水化二氧化硅气凝胶层之下，并分别测量温度控制板与材料疏水纳米二氧化硅气凝胶层的温度。如图8所示，在温度控制板达到-27℃时，材料表面温度为-9.5℃，从而证明该材料在极端低温环境下具有隔绝环境温度的效果。因此，对应的止血材料也具有隔绝环境温度的效果。
(3)止血材料生物相容性与止血能力测试：
对疏水化二氧化硅气凝胶止血材料的生物相容性与普通纱布的止血能力进行检测，测试结果结合图示说明。
图9为使用疏水化二氧化硅气凝胶止血层与的活死细胞染色后的电镜图。如图9所示，将L929成纤维细胞系加至普通医用脱脂棉纱布与在敷料基材，纱布上以2cm喷涂二氧化硅气凝胶形成的止血层上，分别培养24、48、72小时后对细胞进行活死细胞染色。在490nm波长下，活细胞呈现绿色，死细胞为红色。结果证明喷涂由二氧化硅气凝胶的止血层对细胞生长状态无明显影响。
图10示出了疏水化二氧化硅气凝胶止血层细胞活力检测对应的柱状图。如图10所示，通过CCK8实验检测图9中描述的浸提液处理后L929细胞的活力，细胞活力百分比几乎与普通纱布相同，表明疏水纳米二氧化硅气凝胶止血层对细胞活力无明显影响。
(4)不同材料对大鼠股动脉止血时间和出血量影响的测试：
图11示出了不同材料对大鼠股动脉出血模型出血时间影响的柱状图。实验中，在大鼠股动脉制造一个切口，构建股动脉出血模型，分别用2cm喷涂纱布(3层喷涂2cm疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒的复合层，即，对比例3的止血层Ⅰ)、10cm喷涂(3层喷涂10cm疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒的复合层，即对比例2的止血层Ⅱ)、2cm(1层喷涂2cm疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒的复合层)+10cm(2层喷涂10cm疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒的复合层)(即实施例2的止血层Ⅰ和止血层Ⅱ连接形成的止血层)，及对照组普通脱脂棉纱布进行止血，分别统计止血时间。得到如图11所示止血时间。表明具有疏水二氧化硅气凝胶喷涂的纱布具备非常好的止血效果，可以在3分钟之内止血，并且采用2cm与10cm喷涂纱布相结合的方式构建的止血纱布效果最好，可在1分30秒内止血。
图12示出了不同材料对大鼠股动脉出血模型出血量影响的柱状图。构建如图11中的大鼠股动脉出血模型并按上述分组进行止血，分别统计出血量。从图12可以看出具有疏水二氧化硅气凝胶喷涂纱布出血量明显低于普通纱布，表明具备很好的止血效果。其中，采用2cm与10cm喷涂纱布相结合的方式构建的止血纱布效果最好。
(5)材料剥离性能测试：
图13示出了不同材料对大鼠股动脉出血模型剥离力检测的柱状图。对图12中的大鼠股动脉出血模型所用的止血层进行90°角剥离力检测，结果发现2cm喷涂纱布与2cm结合10cm喷涂材料移除时所需剥离力最小，设备提示其不易与伤口黏连。
(6)材料在极端温度下止血效果测试：
图14示出了不同材料在高温70℃下血液凝集指数测定的柱状图。将实施例2及对比例1-3制备的止血材料放置在70℃温度控制板上，疏水纳米二氧化硅气凝胶层与温控板接触，并在材料上滴加大鼠血液，测定血液凝集指数。具有疏水二氧化硅气凝胶涂层的止血材料对应血液凝集指数较低，且随时间的增加，血液凝集指数会继续降低。其中，实施例2制备的止血材料对应的血液凝集最快，表明该产品在极端高温环境下能显著促进止血。
图15示出了不同材料在低温-27℃下血液凝集指数测定的柱状图。将图11所述的材料放置在-27℃温度控制板上，并在材料上滴加大鼠血液，测定血液凝集指数。具有疏水二氧化硅气凝胶涂层的止血材料对应血液凝集指数较低，且随时间的增加，血液凝集指数会继续降低。其中，实施例2制备的止血材料对应的血液凝集最快，表明该产品在极端低温环境下能显著促进止血。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料，其特征在于，所述止血材料包括止血层Ⅰ、至少一层疏水纳米二氧化硅气凝胶层；所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层与止血层Ⅰ连接；所述止血层Ⅰ包括敷料基材Ⅰ和第一疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒层；所述第一疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒层设置于敷料基材Ⅰ的上表面；所述第一疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒层为不能渗透水的疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒层。
2.根据权利要求1所述的止血材料，其特征在于，所述止血层Ⅰ的制备方法为：首先制备疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒，然后向疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒中加入有机溶剂，分散得到分散体，将分散体喷涂于敷料基材Ⅰ的上表面，即得到含第一疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒层的止血层Ⅰ；
所述有机溶剂包括丙酮、二氯甲烷、正己烷、无水乙醇中一种或多种；所述疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒与所述有机溶剂质量比为1：(5～1000)，或所述疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒与所述有机溶剂的质量体积比为1：(5～500)；所述喷涂采用喷枪，在0.1～2MPa压力下进行喷涂。
3.根据权利要求1所述的止血材料，其特征在于，所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层是将疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒于压片模具压制得到，压制后的厚度为1.5～3mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的止血材料，其特征在于，所述疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒的制备方法为：
S1：向8～20g九水硅酸钠中加入去离子水，搅拌至无沉淀，得到硅酸钠溶液；
S2：将所述硅酸钠溶液缓慢加入5～15g硫酸中，搅拌，调节pH为3～7，静置，得到凝胶；
S3：将所述凝胶水浴老化，粉碎，得到凝胶粉；
S4：向所述凝胶粉中加入6～10g六甲基二硅氧烷和6～10g六甲基二硅胺烷，水浴搅拌，洗涤、干燥，得到疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒。
5.根据权利要求1所述的止血材料，其特征在于，所述止血材料还包括止血层Ⅱ，所述止血层Ⅱ至少包括一层第二疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒涂层，并设置于所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层的一侧，且位于所述止血层Ⅰ和所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层之间，并与所述止血层Ⅰ和所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层连接，用于辅助止血。
6.根据权利要求5所述的止血材料，其特征在于，所述第二疏水纳米二氧化硅气凝胶层是在敷料基材Ⅱ的表面喷涂疏水纳米二氧化硅颗粒制备的分散体，使所述敷料基材Ⅱ上形成能够渗透水的第二疏水纳米气凝胶颗粒。
7.根据权利要求5所述的止血材料，其特征在于，所述止血层Ⅱ包括两层。
8.根据权利要求5-7任一项所述的止血材料，其特征在于，所述止血材料还包括温度相变材料，设置于所述止血层Ⅱ和所述疏水纳米二氧化硅气凝胶之间，并与所述止血层Ⅱ和所述疏水纳米二氧化硅气凝胶层相连接；所述相变材料层的原料为正十五烷、正十八烷中的一种，所述温度相变层的厚度为1.5～3mm。
9.根据权利要求8所述的止血材料，其特征在于，所述连接为缝合或粘合的方式连接。
10.一种权利要求1所述止血材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)制备疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒；
(2)将步骤(1)制备的疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒喷涂于敷料基材Ⅰ的上表面得到止血层Ⅰ；
(3)将步骤(1)制备的疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒置于压片模具中，将其厚度压制为1.5～3mm，得到疏水纳米二氧化硅气凝胶层；
(4)将步骤(2)得到的止血层Ⅰ与步骤(3)得到的疏水纳米二氧化硅气凝胶层连接，得到止血材料。
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