细菌纤维素/聚谷氨酸钙快速止血材料的研究
作者2019-04-17 10:39未知
针对现有止血方法及装置难以有效应对肢体结合部贯穿伤止血的问题,本课题基于微生物发酵获得的生物相容性良好的聚谷氨酸(γ-PGA)和细菌纤维素(BC),应用绿色环保的~(60)Co-γ射线辐照交联和冻干技术,构建生物相容性和高效止血性完美结合的聚谷氨酸基多孔止血材料:细菌纤维素/聚谷氨酸钙(BC/PGA-Ca),研究其制备、结构及止血性能的关系,优化其理化、载药、生物安全性和止血性能,探究其血液高速喷射情况下的止血适用性,以满足速效、高效和安全的急救止血需求。首先,将γ-PGA和CaCl_2按不同比例进行成盐反应制备Ca~(2+)含量可调、纯度满足医用材料要求的聚谷氨酸钙(PGA-Ca),再与细菌纤维素(BC)复合,混合液以不同辐照剂量交联,冷冻干燥获得细菌纤维素/聚谷氨酸钙(BC/PGA-Ca)止血材料。采用电感耦合等离子体光谱仪(ICP)、红外光谱分析(FT-IR)、X射线衍射分析(XRD)等对BC/PGA-Ca结构进行表征,研究辐照交联技术工艺条件及Ca~(2+)含量对止血材料凝胶分数、溶胀行为、钙离子释放行为等的影响。研究结果表明:BC/PGA-Ca形成多重交联结构,其凝胶分数与辐照剂量的关系与钙含量有关,在钙含量较低时,水凝胶的凝胶分数随辐照剂量的增加而增大,低辐照剂量对水凝胶的凝胶分数影响较小,随着辐照剂量的增大,水凝胶的凝胶分数明显提高,并且在在同一辐照剂量下,钙离子含量越低,其凝胶分数越高;但在钙含量较高时,水凝胶的凝胶分数随着辐照剂量的增加没有明显的变化。对于相同钙含量的BC/PGA-Ca,增大辐照剂量将导致其溶胀率减小。钙离子的释放速率随材料中钙含量的增加而加快。进而,采用体外生物学评价(凝血时间(coagulation time,CT)、血栓弹力图(Thrombelastography,TEG)试验及细胞毒性、溶血率试验)优选出最优的配方和工艺条件(50 kGy,BC/PGA-Ca(2:1))。通过小型猪股动脉损伤止血试验评价其满足血液高速喷射情况下止血的可行性;并对其负载凝血酶药物的能力和止血性能进行了评价。自评价实验结果表明:(1)凝血试验结果表明自制的BC/PGA-Ca止血粉能有效降低凝血时间,CT为39±8 s;(2)TEG试验结果表明自制的BC/PGA-Ca止血粉表现出较Celox止血粉更小的R值(凝血因子反应时间)和K值(血细胞凝集块形成时间),较大的α角(血细胞凝集块形成速率),近似的MA值(血凝块的最大强度或硬度及稳定性);(3)体外细胞毒性试验结果表明自制的BC/PGA-Ca止血粉浸提液对L929细胞无细胞毒性作用;(4)小型猪股动脉损伤止血试验结果表明自制的BC/PGA-Ca止血粉能在5min内完成止血,止血成功率和动物存活率均为100%,且止血粉用量和止血时间均优于Celox止血粉,而纱布组止血成功率为0。(5)自制的BC/PGA-Ca止血粉可负载凝血酶,但并未显著提高止血性能。综上所述,本课题研制的细菌纤维素/聚谷氨酸钙(BC/PGA-Ca)止血材料具有较好的止血活性和生物相容性,有望用于创伤和止血敷料领域。
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