本發(fā)明屬于功能性高分子材料和醫(yī)學技術領域，具體涉及一種改性纖維素/殼聚糖復合止血材料及其制備方法與應用。
背景技術：
無論在日常生活還是在戰(zhàn)場上，快速、有效地止血對于保護人類生命至關重要。我國每年有上百萬人死于失血過多，戰(zhàn)場上50％的士兵死于出血過多。對病患者局部進行快速、有效地止血，降低出血時間，是降低患者死亡率的重要措施。因此，開發(fā)止血材料一直是國內(nèi)外人們關注的熱點。
氧化纖維素是一類重要的止血材料，已被用作醫(yī)用止血紗布和醫(yī)用縫合線。美國強生醫(yī)療器材公司以氧化再生纖維素為原料開發(fā)的“SURGICEL”(速即紗)作為可吸收的止血紗布，在外科手術中已獲得了廣泛的臨床應用。氧化纖維素的止血機制如下：氧化再生纖維素接觸血液后可以吸附大量的血紅細胞，然后氧化再生纖維素中的酸性羧基與Fe3+結(jié)合形成棕色膠塊，封閉、堵塞毛細血管末端而起到止血作用。但是，由于氧化再生纖維素中材料表面的羧基數(shù)量有限，導致其止血速度相對較慢。同時，羧基致使止血材料的酸性較強，影響細胞的正常代謝和增殖，甚至會使細胞凋亡。
殼聚糖，是一種廣泛存在于自然界的甲殼素通過部分脫乙?；蟮玫降暮被木€性多糖，被認為具有良好的生物相容性、可降解性、抗菌活性和促進創(chuàng)傷愈合性等優(yōu)點而得到廣泛的研究和應用。2002年9月，美國FDA批準了美國HemCon Medical Technologies公司生產(chǎn)的HemCon止血產(chǎn)品，并且此產(chǎn)品于2003年在阿富汗戰(zhàn)爭中被美國軍方使用。殼聚糖止血劑不僅具有良好的止血效果，同時還具有可以抑制纖維增生，促進組織再生等作用。但是，殼聚糖機械強度差、成型困難，除了作為粉末外，很難作為材料單獨使用。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種改性纖維素/殼聚糖復合止血材料及其制備方法。
本發(fā)明所提供的改性纖維素/殼聚糖復合止血材料的制備方法，包括如下步驟：
1)對纖維素進行改性處理，得到改性后的纖維素；
2)將所述改性后的纖維素浸漬于殼聚糖酸性水溶液中，或者將殼聚糖酸性水溶液涂覆在所述改性后的纖維素表面，取出，得到所述改性纖維素/殼聚糖復合止血材料。
上述制備方法中，步驟1)中，所述對纖維素進行改性處理可按本領域中常用的 對纖維素進行改性的方法進行，具體可通過氧化劑、酯化試劑、醚化試劑和濃硫酸中的至少一種對所述纖維素進行改性處理，如：硫酸酸化法、TEMPO-NaBr-NaClO體系氧化法、高錳酸鉀或高錳酸氧化法、次氯酸或次氯酸鈉氧化法、過氧化氫氧化法、鄰苯二甲酸酐酯化法、馬來酸酐酯化法、琥珀酸酐酯化法、羧甲基醚化法。通過改性處理使所述纖維素表面帶有陰離子電荷，以便能與酸性水溶液中帶正電荷的殼聚糖進行復合，增加吸附量。
所述纖維素的聚合度為100-2000，所述纖維素來自如下原料中的至少一種：微晶纖維素、棉漿粕、棉花、紗布、木漿纖維素、木漿粕、竹漿粕、濾紙、脫脂棉、木材、亞麻和細菌纖維素。
所述纖維素的形態(tài)包括一維、二維、三維等多種尺度的形態(tài)，具體可選自粉末、微米纖維、納米纖維、薄膜和微球中的至少一種。
上述制備方法中，步驟2)中，所述殼聚糖酸性水溶液是通過如下方法配制得到：將殼聚糖溶于酸性水溶液中即可得到。
其中，所述殼聚糖的分子量為1000-5000000g/mol，脫乙酰度為20-98.5％。
所述酸性水溶液為硫酸水溶液、鹽酸水溶液、醋酸水溶液和磷酸水溶液中的至少一種，所述酸性水溶液的質(zhì)量分數(shù)為0.01-50％。
所述殼聚糖酸性水溶液中殼聚糖的質(zhì)量分數(shù)為0.01-10％。
所述浸漬的時間為2-24h。
上述制備方法中，步驟2)中，還包括對所述取出的取出物依次進行洗滌、干燥的步驟。
所述干燥具體可通過烘干法、冷凍干燥法、超臨界干燥法和噴霧干燥法中的任一種而進行。
本發(fā)明所制備得到的改性纖維素/殼聚糖復合止血材料也屬于本發(fā)明的保護范圍。
此外，本發(fā)明所制備得到的改性纖維素/殼聚糖復合止血材料在制備止血材料方面的應用亦屬于本發(fā)明的保護范圍。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
1)止血效果好，細胞毒副作用?。焊男岳w維素/殼聚糖復合止血材料兼具改性纖維素羧基和殼聚糖氨基，止血快速、有效。而且，氨基的存在降低了材料的酸性，對細胞的毒副作用明顯降低，止血時間減少7％-10％；
2)可塑性強，用途廣泛：改性纖維素/殼聚糖復合止血材料中的改性纖維素力學性能良好，為材料提供了力學支撐，因而材料可以制備成粉末、纖維、薄膜、多孔材料、袋裝材料等多種形態(tài)。不僅可用于平面創(chuàng)面，而且可用于空腔狀創(chuàng)面，還可以多層使用或與藥物復合使用；
3)材料生物相容性好，環(huán)境友好：纖維素和殼聚糖均為生物大分子，所得復合材料生物相容性好，可完全生物降解，易于廢棄處理，有利于保護環(huán)境；
4)制備方法簡單，易于施行：纖維素可通過異相反應或均相反應進行改性，所得改性纖維素通過靜電吸附殼聚糖，即可制得改性纖維素/殼聚糖復合止血材料；
5)止血速度快、殼聚糖易于成型，避免現(xiàn)有氧化纖維素易產(chǎn)生炎癥的缺點。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本發(fā)明的方法進行說明，但本發(fā)明并不局限于此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
下述實施例中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。
實施例1、制備改性纖維素/殼聚糖復合止血材料：
1)取4g微晶纖維素加入到300mL水中，在450rpm下機械攪拌，加入0.0685g TEMPO和0.04g溴化鈉，待TEMPO完全溶解后加入20mL次氯酸鈉，調(diào)節(jié)體系pH保持在10.53左右，至體系pH不再降低，加入20mL乙醇終止反應，反復離心，得到氧化纖維素；
2)將此氧化纖維素重新分散在水中，使其質(zhì)量分數(shù)為0.01％，再將其加入到濃度為0.2wt％的殼聚糖(脫乙酰度為70％)鹽酸水溶液中，在室溫下攪拌2h。然后離心得到氧化纖維素和殼聚糖的復合物，用去離子水反復離心洗滌，最后冷凍干燥得最終產(chǎn)品。
將上述所制備的改性纖維素/殼聚糖復合止血材料用于止血時間測定：按40mg/kg劑量靜脈緩慢注射戊巴比妥鈉溶液麻醉動物(如：大鼠或兔)后，將其中央而動脈區(qū)域備皮、消毒，沿耳動脈方向切開皮膚，鈍性分離出耳動脈、靜脈和神經(jīng)，再用手術刀橫向切斷動脈，待血液流出后，立即分別用一層測試樣品(所得改性纖維素/殼聚糖復合止血材料)或?qū)φ諛悠?步驟1)中所得氧化纖維素)貼敷傷口表面并使用推拉力計施加3N的壓力，每隔10s觀察止血情況，直至最終完全止血后記錄止血時間。測試結(jié)果如下：使用步驟1)中所得氧化纖維素的止血時間為120s，而改性纖維素/殼聚糖復合止血材料的止血時間為108s，止血時間減少10％，同時，避免了氧化纖維素可能產(chǎn)生的炎癥，對細胞的毒副作用小。
實施例2、制備改性纖維素/殼聚糖復合止血材料：
1)取纖維素紗布浸泡在摩爾濃度為0.2mol/L的高錳酸鉀溶液中避光反應24h后，取出。用去離子水反復沖洗后，得到改性后的纖維素；
2)再將改性后的纖維素浸泡在質(zhì)量濃度為0.1％的殼聚糖(脫乙酰度為98％)的醋酸水溶液中。2h后，用去離子反復沖洗掉自由的殼聚糖分子，在50℃烘箱中烘干得最終產(chǎn)品。
按實施例1中的方法測定止血時間，測試結(jié)果如下：使用步驟1)中所得改性后的纖維素的止血時間為125s，而改性纖維素/殼聚糖復合止血材料的止血時間為114s，止血時間減少9％，同時，避免了改性后的纖維素可能產(chǎn)生的炎癥，對細胞的毒副作用小。
實施例3、制備改性纖維素/殼聚糖復合止血材料：
1)取3g細菌纖維素氈放在透析袋中并浸泡在10mL質(zhì)量分數(shù)為45％的過氧化氫水溶液中，質(zhì)量分數(shù)為0.1％的氯化鋅(相對于纖維素質(zhì)量)作為催化劑，48h后，將透析袋外側(cè)的水不斷置換，得到氧化細菌纖維素氈；
2)然后將氧化細菌纖維素氈浸泡在質(zhì)量濃度0.1％的殼聚糖(脫乙酰度為58％)鹽酸水溶液中10h，不斷用蒸餾水洗滌至中性，冷凍干燥得到產(chǎn)品。
按實施例1中的方法測定止血時間，測試結(jié)果如下：使用步驟1)中所得氧化細菌纖維素氈的止血時間為122s，而改性纖維素/殼聚糖復合止血材料的止血時間為107s，止血時間減少12％，同時，避免了改性后的纖維素可能產(chǎn)生的炎癥，對細胞的毒副作用小。
實施例4、制備改性纖維素/殼聚糖復合止血材料：
1)取5g棉漿纖維素微球浸泡在0.2mol/L的高錳酸鉀水溶液中避光反應36h，取出。過濾，并用蒸餾水洗滌，得到改性后的纖維素；
2)再將改性后的纖維素浸泡在質(zhì)量濃度為0.2％的殼聚糖(脫乙酰度為98％)醋酸水溶液中。24h后，過濾，用去離子反復沖洗掉自由的殼聚糖分子，噴霧干燥制得最終產(chǎn)品。
按實施例1中的方法測定止血時間，測試結(jié)果如下：使用步驟1)中所得改性后的纖維素的止血時間為126s，而改性纖維素/殼聚糖復合止血材料的止血時間為117s，止血時間減少7％，同時，避免了改性后的纖維素可能產(chǎn)生的炎癥，對細胞的毒副作用小。
實施例5、制備改性纖維素/殼聚糖復合止血材料：
1)取4g纖維素膜浸泡在300mL水中，加入0.1g TEMPO和0.05g溴化鈉，待TEMPO完全溶解后加入25mL次氯酸鈉，調(diào)節(jié)體系pH保持在10.53左右，至體系pH不再降低， 加入50mL乙醇終止反應，反復用去離子水洗滌，得到氧化纖維素；
2)再將氧化纖維素重新浸泡在水中，加入質(zhì)量濃度為0.2％的殼聚糖(脫乙酰度為30％)鹽酸水溶液中，在室溫下靜置24h。取出復合膜，用去離子水反復洗滌，最后在50℃下烘干得最終產(chǎn)品。
按實施例1中的方法測定止血時間，測試結(jié)果如下：使用步驟1)中所得氧化纖維素的止血時間為118s，而改性纖維素/殼聚糖復合止血材料的止血時間為108s，止血時間減少8％，同時，避免了改性后的纖維素可能產(chǎn)生的炎癥，對細胞的毒副作用小。
實施例6、制備改性纖維素/殼聚糖復合止血材料：
1)將1g棉漿粕與20g 1-烯丙基-3-甲基咪唑氯離子液體(AmimCl)混合，在80℃下機械攪拌2h，制得棉漿粕/AmimCl溶液。向溶液中加入3g馬來酸酐反應1h，加入100mL甲醇，得到白色沉淀，過濾得到纖維素馬來酸單酯；
2)然后將維素馬來酸單酯加入到質(zhì)量濃度為0.2％的殼聚糖(脫乙酰度為98％)稀硫酸水溶液中，攪拌12h。離心，過濾，用去離子水反復洗滌，最后冷凍干燥得到復合粉劑。
按實施例1中的方法測定止血時間，測試結(jié)果如下：使用步驟1)中所得纖維素馬來酸單酯的止血時間為130s，而改性纖維素/殼聚糖復合止血材料的止血時間為118s，止血時間減少9％，同時，避免了改性后的纖維素可能產(chǎn)生的炎癥，對細胞的毒副作用小。
實施例7、制備改性纖維素/殼聚糖復合止血材料：
1)將1g微晶纖維素與30g NaOH(7wt％)/尿素(12wt％)水溶液混合，在-12℃下機械攪拌10min，制得溶液。向溶液中加入3g一氯醋酸反應12h，加入100mL水，得到白色沉淀，過濾得到羧甲基纖維素；
2)然后將其加入到質(zhì)量濃度為0.1％的殼聚糖(脫乙酰度為98％)稀醋酸水溶液中，攪拌3h。離心，過濾，用去離子水反復洗滌，最后冷凍干燥得到復合粉劑。
按實施例1中的方法測定止血時間，測試結(jié)果如下：使用步驟1)中所得羧甲基纖維素的止血時間為120s，而改性纖維素/殼聚糖復合止血材料的止血時間為110s，止血時間減少8％，同時，避免了改性后的纖維素可能產(chǎn)生的炎癥，對細胞的毒副作用小。
實施例8、制備改性纖維素/殼聚糖復合止血材料：
1)取3g纖維素微米纖維浸泡在10mL質(zhì)量分數(shù)為45％的過氧化氫水溶液中，加入占纖維素質(zhì)量0.1％的氯化鋅作為催化劑，48h后，得到氧化后的纖維素微米纖維。 過濾，并用去離子水反復洗滌，得到改性后的纖維素微米纖維；
2)然后將改性后的纖維素微米纖維置于質(zhì)量濃度0.1％的殼聚糖(脫乙酰度為58％)醋酸水溶液中，攪拌24h后，不斷用蒸餾水洗滌至中性。冷凍干燥法得到產(chǎn)品。
按實施例1中的方法測定止血時間，測試結(jié)果如下：使用步驟1)中所得改性后的纖維素微米纖維的止血時間為115s，而改性纖維素/殼聚糖復合止血材料的止血時間為100s，止血時間減少13％，同時，避免了改性后的纖維素可能產(chǎn)生的炎癥，對細胞的毒副作用小。
實施例9、制備改性纖維素/殼聚糖復合止血材料：
1)將亞麻放在透析袋中并浸泡在摩爾濃度為0.2mol/L的高錳酸鉀水溶液中避光反應24h后，用去離子水不斷置換，洗滌，得到改性后的亞麻。
2)再將改性后的亞麻倒入質(zhì)量濃度為0.1％的殼聚糖(脫乙酰度為98％)醋酸水溶液中。24h后，進行離心并用去離子反復沖洗掉自由的殼聚糖分子，冷凍干燥得到最終產(chǎn)品。
按實施例1中的方法測定止血時間，測試結(jié)果如下：使用步驟1)中所得改性后的亞麻的止血時間為129s，而改性纖維素/殼聚糖復合止血材料的止血時間為115s，止血時間減少11％，同時，避免了改性后的纖維素可能產(chǎn)生的炎癥，對細胞的毒副作用小。