改性丝素止血纱的制备及其性能研究

作     者：蒋茗宇 

作者单位：重庆理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王富平

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：止血材料 丝素蛋白纤维 氧化 钙离子负载 

摘      要：手术造成的失控出血仍然是影响患者生存和预后的重要因素,出血并发症往往导致患者发病和死亡,以及更长的住院时间和医疗成本,出血后及时止血仍然是外科医生最关心的事情。目前手术室最常用的止血方法有结扎血管、电灼法、止血剂止血等,前两者对组织伤害大,止血剂中氧化再生纤维素具备优异的止血性能而应用于各类手术场景,但成本昂贵,还有不良反应,如:肉芽形成,胶质细胞增生,压迫管腔组织,红斑和肿胀等。因此,迫切需要新的止血材料应用于手术止血。丝素蛋白是源自蚕茧中的一种纤维蛋白,具有优异的生物相容性、强吸湿性,具备一定的止血性能。因此,本课题旨在通过氧化和负载钙离子改性丝素蛋白纤维以提高其止血性能。研究主要包括以下三部分: （1）改性丝素止血纱的制备及其理化性能研究 采用弱碱法制备出丝素蛋白纤维（SF）,直径为5-10μm。分别通过含羧基的重氮盐偶联和氯乙酸亲核取代SF表面的酪氨酸和丝氨酸,以提高其氧化度,傅里叶红外光谱（FTIR）结果显示氧化后在1385cm处出现强吸收峰、液体核磁（NMR）中7.05-7.19ppm峰值出现下降,在3.52ppm出现新的峰,Zeta负电位增加,均表明羧基含量显著增加。通过动态凝血指数（BCI）和红细胞黏附率筛选出最佳的钙离子浓度为0.02%。后经冷冻干燥制备成纱,宏观观察氧化使SF由白色转为橙黄色,扫描电镜（SEM）微观观察发现,改性后丝素纤维直径5-10μm,并未改变纤维结构,能量色散X射线谱仪（EDS）分析发现改性后丝素上的钙离子负载显著增加。 （2）改性丝素止血纱的止血性能及其止血机理研究 通过体外凝血指数（BCI）、体外凝血时间、大鼠肝损伤出血模型对改性丝素止血纱的止血性能进行了评价。其中改性止血纱BCI值最低为10.86±0.02%,说明其具有良好的预凝性能。体外凝血时间结果显示,钙离子负载显著缩短凝血时间,最短为76.75±2.17s,具有较强凝血功能。在动物出血模型中,止血时间最快93±9.63s,失血量较少为0.28±0.05g,与市售速急纱（进口）的100.64±2.87s,0.24±0.05g相近。 通过测试吸水率、红细胞黏附率、血小板黏附率、对其止血机理进行初步探究。实验结果显示吸水速率从16.92±1.91倍增长到24.23±1.91倍,更有利于吸收和浓缩血液;改性使丝素止血纱的红细胞黏附率从73.46±3.03%增加到86.37±0.9%,血小板黏附率从84.33±0.58%增加至92.87±0.63%,表明改性丝素止血纱能够促进血小板和红细胞快速凝聚;同时钙离子释放助力外源性凝血;此外,羧基可降低p H值,导致血小板非特异性聚集,加速血栓形成。 （3）改性丝素止血纱的生物相容性能研究 通过溶血试验、细胞毒性试验和体内降解试验对改性丝素止血纱的生物相容性进行了评价。溶血率改性丝素1.88±0.92%（低于5%,符合国家安全标准）,说明其具有良好的血液相容性;小鼠成纤维细胞L929和人正常肝细胞L02两种细胞存活率均在90%以上,且活/死染色结果显示7天内细胞未见明显凋亡,表明止血纱具有良好的细胞相容性;皮下埋植降解实验中改性丝素止血纱具有较快普通丝素止血纱的降解速率,28天基本降解,H&E染色结果显示降解过程中无肉芽形成和过多炎症细胞聚集,表明改性丝素止血纱具有良好的组织相容性。 综上所述,本研究制备的改性丝素止血纱,具备安全快速的生物降解性和良好的生物相容性,止血性能与进口速即纱相当,且原料来源丰富、制备工艺简单,成本低,已具备止血材料的基本性能,为手术创伤止血提供新的选择。