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蚕蛹壳聚糖复合止血材料的制备及性能研究

陈超  
【摘要】:在战伤急救及日常手术治疗中,过度失血是致死的主要原因。目前国内广泛使用的止血材料都有各自的不足之处,而国外进口的高效止血材料因其昂贵的价格限制了其在日常止血中的大范围应用。壳聚糖具有良好的抗菌、止血性能和生物相容性,是制备医用敷料的理想材料。而中国蚕业资源丰富,缫丝副产物蚕蛹中蕴含着大量的壳聚糖资源,且蚕蛹壳聚糖还具有某些优于虾蟹壳聚糖的性能,因此,本研究以蚕蛹中提取出的壳聚糖为主要原料,辅加以明胶作为复合剂,并以氯化钙作为促凝剂、戊二醛作为交联剂、甘油作为抗冻塑性剂,通过冷冻干燥法研制出一种新型的海绵状伤口止血材料。本文采用单因素试验及正交试验对蚕蛹壳聚糖复合止血材料的制备工艺进行了优化,并详细探讨了其体外凝血性能和动物活体止血性能,以及材料的促伤口愈合性能、抑菌性能和毒理学生物安全性能,研究结果如下: 1、从蚕蛹中提取甲壳素进而制备壳聚糖,且通过控制反应时间能够得到不同脱乙酰度的蚕蛹壳聚糖,最高脱乙酰度可达到93.13%,适合作为医药级产品原料。将从蚕蛹中提取出的壳聚糖粉末,与明胶共混溶解并添加适当助剂后,通过冷冻真空干燥法制备蚕蛹壳聚糖复合止血材料,制备出的样品呈海绵状,表面及内部孔隙丰富、分布均匀,且具有一定弹性材料触感。 2、通过单因素试验研究了蚕蛹壳聚糖复合止血材料的制备工艺对凝血指数的影响,实验表明,最佳制备工艺参数为:预冻温度-40℃、预冻时间1h。正交试验分析表明,以质量分数为2.5%的蚕蛹壳聚糖、0.1%的氯化钙、0.005%的戊二醛、3.0%的明胶、0.05%的甘油制备的蚕蛹壳聚糖复合止血材料的凝血效果最佳,该复合止血材料中各组分浓度对体外凝血指数的影响大小顺序是:蚕蛹壳聚糖氯化钙戊二醛明胶甘油。 3、壳聚糖是主导蚕蛹壳聚糖复合止血材料凝血性能的关键性因素,样品凝血性能随着蚕蛹壳聚糖浓度的升高而有效提高;与虾蟹壳商品壳聚糖相比,蚕蛹壳聚糖制备的样品凝血效果更好。优化配方下制备的蚕蛹壳聚糖复合止血.材料在体外及动物活体上均具有优良的止血效果:与医用纱布相比较,其体外凝血指数减小了62.71%,使家兔耳动脉出血模型中的出血量减少了92.08%,止血时间缩短了80.55%:与医用明胶海绵组比较,其体外凝血指数减小了35.61%,使家兔耳动脉出血模型中的出血量减少了88.35%,止血时间缩短了57.01%。 4、以家兔烫伤模型研究了蚕蛹壳聚糖复合止血材料对伤口面积和愈合率的影响。结果表明,敷加了蚕蛹壳聚糖复合止血材料的创面在3d、7d、14d及21d时,伤口面积均小于空白对照组,愈合率均高于空白对照组,促伤口愈合效果明显。对烫伤创面组织进行病理切片检查的结果显示,敷加了蚕蛹壳聚糖复合止血材料的创面组织生长活跃,炎性细胞浸润少,表皮无溃疡,与空白对照相比表现出了优良的促伤口愈合性能。 5、以大肠杆菌为革兰氏阴性菌的代表、以金黄色葡萄球菌为革兰氏阳性菌的代表,采用抑菌率和抑菌直径两种指标对蚕蛹壳聚糖复合止血材料的抑菌性能进行了测试。试验结果表明,目前广泛使用的明胶海绵止血材料对上述两种菌种均无抑菌作用,而蚕蛹壳聚糖复合止血材料对上述两种菌种在72h内的抑菌率均达到了100%,且对大肠杆菌出现了直径为1.8-2.1cm的抑菌圈,对金黄色葡萄球菌出现了直径为1.6-1.8cm的抑菌圈。 6、根据国家标准对医用生物材料的要求,对蚕蛹壳聚糖复合止血材料进行了包括溶血试验、原发性皮肤刺激试验、皮内反应试验、热源试验、急性全身毒性试验等一系列毒理学研究。研究结果表明,蚕蛹壳聚糖复合止血材料具有不溶血、对完整和破损皮肤及皮内组织均无刺激性、不含致热源、无急性全身毒性等特点,作为伤口敷料使用具有安全可靠性,是一种组织相容性良好的止血材料。该研究结果,为蚕蛹壳聚糖复合止血材料的临床应用提供了理论依据。


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