CN118903513B - 一种纤维复合铝系矿物的高稳定性多功能止血纱布及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗菌止血纱布及其制备方法。本发明涉及医用纱布技术领域。制备方法将纱布浸渍在含有X阳离子的溶液中后干燥；再将干燥后负载有X阳离子的纱布浸渍在铝系矿物或铝系矿物复合材料与海藻酸钠配置的悬液，随后通过热轧工艺烘干加固，得抗菌止血纱布；其中，X为Zn、Ca、Cu、Sr中的一种或多种。本发明提高了铝系矿物或铝系矿物复合材料与纱布纤维之间的结合力，从而实现铝系矿物或铝系矿物复合材料在纱布纤维上的紧密结合，有效解决了高岭土基止血纱布在使用过程中存在的矿物材料脱落问题，具有高度稳定性。

Description

一种纤维复合铝系矿物的高稳定性多功能止血纱布及其制备 方法

技术领域

本发明涉及医用纱布技术领域，尤其涉及一种纤维复合铝系矿物的高稳定性多功能止血纱布及其制备方法。

背景技术

止血材料的主要形式包括止血纱布、止血海绵和水凝胶等。止血纱布是临床实践中最常用的创面敷料，相较于水凝胶和止血海绵，止血纱布使用便捷且具有更好的环境耐受性，经济实惠易于大批量生产储存。通过将无机止血组分与各种纤维的结合制备成纱布被认为是提升无机类材料止血性能的有效途径，且有效拓展其应用场景。止血纱布制备工艺是采用物理浸渍法将止血活性组分(高岭土、沸石和壳聚糖等)负载在纱布纤维表面。例如，QuikClot Combat通过水浸负载实现高岭土与纱布结合，于2013年被美国食品和药物管理局批准用于创伤性出血。中国发明专利CN115463242A一种高岭土基止血纱布及其制备方法中所提到的采用普通水浸工艺，经过水浸、辊压、烘干制备的高岭土基止血纱布，这种工艺制备的止血纱布其止血活性组分与纤维之间结合力较弱，导致纱布在使用过程中止血活性组分仍容易脱落，从而引发炎症、血栓等副作用，存在着极大的安全隐患。因此，制备稳定的、活性组分不脱落的止血纱布关键是配方的优化。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种纤维复合铝系矿物的高稳定性多功能止血纱布及其制备方法。

本发明的一种纤维复合铝系矿物的高稳定性多功能止血纱布的制备方法，将纱布浸渍在含有X阳离子的溶液中后干燥；再将干燥后负载有X阳离子的纱布浸渍在铝系矿物或铝系矿物复合材料与海藻酸钠配置的悬液，随后通过热轧工艺烘干加固，得抗菌止血纱布；其中，X为Zn、Ca、Cu、Sr中的一种或多种。

进一步的，X阳离子的溶液中，X阳离子的浓度为0.1％wt-0.5％wt。

进一步的，悬液中，铝系矿物或铝系矿物复合材料与海藻酸钠的质量比为1：0.3-0.6。

进一步的，悬液中，海藻酸钠的浓度为0.3％wt-0.6％wt。

进一步的，所述铝系矿物或铝系矿物复合材料为高岭土、沸石、蒙脱土或其复合材料。

进一步的，所述纱布为无纺布。

进一步的，所述纱布的基材为棉、涤纶、聚丙烯、聚酯、聚乙烯、粘胶、蚕丝、羊毛、人造丝或其混纺纤维。

进一步的，干燥温度为60-80℃。

进一步的，热轧工艺烘干加固得到的抗菌止血纱布的干湿比为20％。

一种采用上述的制备方法制备的抗菌止血纱布。

本发明运用毛细力作用将纱布纤维预处理负载X阳离子，然后将海藻酸钠与铝系矿物或铝系矿物复合材料配置悬液，采用水浸法完成抗菌止血纱布的制备。当有X阳离子存在时，海藻酸钠G单元上的Na⁺与二价阳离子发生离子交换反应，G单元堆积形成稳健的交联网络结构，海藻酸钠与二价阳离子如Cu²⁺，Sr²⁺、Zn²⁺、Ca²⁺以及释放此类物质的复合物如ZnO、CaCO₃、CaO等交联形成稳定凝胶，提高了铝系矿物或铝系矿物复合材料与纱布纤维之间的结合力，从而实现铝系矿物或铝系矿物复合材料在纱布纤维上的紧密结合，有效解决了高岭土基止血纱布在使用过程中存在的矿物材料脱落问题，具有高度稳定性。

海藻酸钠具有良好的生物相容性，同时，在止血应用过程中Ca²⁺的存在能够有效促进凝血作用，实现与铝系矿物或铝系矿物复合材料的协同作用达到快速止血，而Zn²⁺的释放能够达到较好的抗菌效果，防止伤口感染。多离子交联具有良好的协同止血作用，使得止血纱布具有良好的止血效果和抗菌效果。

附图说明

图1为本实施例1制备的SCZ-高岭土基多功能止血纱布与空白纱布的电镜图；

图2-1、2-1、2-3为交联实验的结果；

图3为柔韧性测试的结果；

图4、图5为超声剥离实验的结果；

图6为溶血性实验的结果；

图7为细胞毒性实验的结果；

图8为凝血性能测试的结果；

图9、图10为肝脏止血实验的结果；

图11为抗菌实验的结果。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

下面实施例中采用的高岭土基铝系矿物或铝系矿物复合材料制备步骤参照中国发明专利202211182898.X。

高岭土基复合材料制备方案如下：

1.配置FeOOH溶液：在烧杯中配置200ml 0.4mol/L的FeCl₃溶液，升温到70℃，将300ml 0.4mol/L的NaOH通过分液漏斗逐滴滴加进入FeCl₃溶液，(形成红褐色FeOOH沉淀)滴加完毕后，搅拌2h。

2.合成FeOOH/Kaol：10gKaol粉末加入500ml FeOOH溶液中，70℃下搅拌2h，随后在8000转离心，水洗三次至中性，60℃烘箱烘干，破碎处理。

3.煅烧：将干燥破碎后FeOOH/Kaol在空气中煅烧，250℃煅烧1h，350℃煅烧1h，550摄氏度煅烧4h，随后研磨，保证粉末尺寸在200目以下，得到产物标记为α-Fe₂O₃/kaol

实施例1

SCZ-高岭土基多功能止血纱布制备工艺：

第一步，将无纺布水浸搅拌状态下含有0.1wt％ZnCl₂、0.2wt％CaCl₂、0.4wt％ZnO混合悬液，随后干燥收卷，该纱布标记为钙锌无纺布；(负载离子及复合物可选取Cu²⁺，Sr²⁺、CaCO₃、CaO等。该工艺下选取了Zn²⁺、Ca²⁺。(无纺布基材可以选取棉、涤纶、聚丙烯、聚酯、聚乙烯、粘胶、蚕丝、羊毛、人造丝等或它们的混纺纤维)。该工艺下无纺布基材选取的是涤纶纤维。

第二步，将α-Fe₂O₃/Kaol与海藻酸钠按照质量比1：0.5配置为悬液，并超声处理0.5h进行均匀分散。溶剂为纯水，并通过气流搅拌实现α-Fe₂O₃/Kaol与海藻酸钠按混合均匀。

第三步，将第一步制备的钙锌无纺布水浸通过搅拌状态下的α-Fe₂O₃/Kaol与海藻酸钠配置的悬液，随后通过热轧工艺烘干加固，保持干湿比为20％。然后裁切为7.5cm×1.5m、7.5cm×3.7m大小的片、Z字形折叠、包装、灭菌，得到成品标记为：SCZ-高岭土基多功能止血纱布。

实施例2

将实施例1中的有0.1wt％ZnCl₂、0.2wt％CaCl₂、0.4wt％ZnO混合悬液替换为0.1wt％ZnCl₂、0.4wt％ZnO悬液，其余工艺保持不变，制备SZ-高岭土基多功能止血纱布。

实施例3

将实施例1中的有0.1wt％ZnCl₂、0.2wt％CaCl₂、0.4wt％ZnO混合悬液替换为0.2wt％CaCl₂、0.4wt％ZnO溶液，其余工艺保持不变，制备SZC-高岭土基多功能止血纱布。

实施例4

将实施例1中的有0.1wt％ZnCl₂、0.2wt％CaCl₂、0.4wt％ZnO混合悬液替换为0.2wt％CuCl₂、0.4wt％ZnO溶液，其余工艺保持不变，制备SCU-高岭土基多功能止血纱布。

实施例5

将实施例1中的有0.1wt％ZnCl₂、0.2wt％CaCl₂、0.4wt％ZnO混合悬液替换为0.2wt％SrCl₂、0.2wt％CaCl₂、0.4wt％ZnO溶液，其余工艺保持不变，制备SCR-高岭土基多功能止血纱布。

实施例6

将实施例2中的α-Fe₂O₃/Kaol替换为蒙脱石，其余工艺保持不变，制备SCZ-蒙脱石多功能止血纱布。

实施例7

将实施例2中的α-Fe₂O₃/Kaol替换为高岭土，其余工艺保持不变，制备SCZ-高岭土多功能止血纱布。

实施例8

将实施例2中的α-Fe₂O₃/Kaol替换为沸石，其余工艺保持不变，制备SCZ-沸石多功能止血纱布。

实施例9

将实施例1中的涤纶纤维换成棉，其余工艺保持不变，制备抗菌止血纱布。

对比例1

未经处理的空白无纺布，基材为涤纶；

对比例2

市售的高岭土急救止血敷料产品为对照组标记为市售高岭土止血产品；

对比例3

将钙锌无纺布水浸通过搅拌状态下的α-Fe₂O₃/Kaol与壳聚糖(CS)按质量比1：0.5配成的悬液，在烘干后标记为CS-高岭土止血纱布。

对比例4

将钙锌无纺布水浸通过搅拌状态下的α-Fe₂O₃/Kaol与聚乙二醇(PEG)按质量比1：0.5配成的悬液，在烘干后标记为PEG-高岭土止血纱布。

对比例5

将钙锌无纺布水浸通过搅拌状态下的α-Fe₂O₃/Kaol与聚乙烯吡咯烷酮(PVPK30)按质量比1：0.5配成的悬液，在烘干后标记为PVP-高岭土止血纱布。

对比例6

将钙锌无纺布水浸通过搅拌状态下的α-Fe₂O₃/Kaol与聚乙烯醇(PVA)按质量比1：0.5配成的悬液，在烘干后标记为PVA-高岭土止血纱布。

对比例7

将实施例1中的将α-Fe₂O₃/Kaol与海藻酸钠按照质量比1：0.5替换1：1，其余工艺保持不变，制备SZC-高岭土基多功能止血纱布。

对比例8

将实施例1中的将α-Fe₂O₃/Kaol与海藻酸钠按照质量比1：0.5替换1：0.7，其余工艺保持不变，制备SZC-高岭土基多功能止血纱布。

表面形貌分析：

通过扫描电镜(SEM)观察空白无纺布和SCZ-高岭土基多功能止血纱布表面如图1所示，可以看到空白无纺布表面光滑的纤维，SCZ-高岭土基多功能止血纱布表面均匀负载的片状高岭土基止血材料。

离子交联实验：

将SA、CS、PEG、PVP、PVA分别与Ca²⁺和Zn²⁺以及混合悬液Zn²⁺、Ca²⁺、ZnO进行交联实验，实验结果如图2-1、2-2、2-3所示只有SA与这几类二价阳离子，以及释放此类二价阳离子的物质如(氧化锌、氧化钙)可交联形成稳定的水不溶性凝胶，因此通过毛细力将此类二价离子(Cu²⁺，Sr²⁺、Zn²⁺、Ca²⁺)或物质(氧化锌、氧化钙)引入纤维有表面，通过于SA与α-Fe₂O₃/Kaol悬液交联结合有助于形成纤维表面高度稳定的水不溶性涂层，实现高岭土无机矿物在纤维表面的稳定自主装，制备高度稳定性的SCZ-高岭土基多功能止血纱布。

柔韧性测试：

通过不断优化工艺方案，调整了SA、α-Fe₂O₃/Kaol混合悬液与Zn²⁺、Ca²⁺、ZnO离子悬液之间的浓度配比，α-Fe₂O₃/Kaol与海藻酸钠按照质量比在较高情况下如1：1、1：0.7所制备的SCZ-高岭土基多功能止血纱布较脆柔韧性极差，通过调整比例α-Fe₂O₃/Kaol与海藻酸钠按照质量比为1：0.5时，柔韧性测试结果如图3所示，最终制备出具有良好柔韧性的SCZ-高岭土基多功能止血纱布，有效拓宽了多种止血应用场景。

超声剥离实验：

通过将SCZ-高岭土基多功能止血纱布，放入去离子水的中并以不同的时间间隔2、4、6、8、10min进行超声处理来评价其与纤维结合的牢固性。检测高岭土止血材料在纱布上结合的紧密程度，然后，将样品在60℃下干燥过夜并称重。剩余质量比的计算公式如下：剩余质量比＝(洗涤后质量-洗涤前质量)/洗涤前质量，实验结果如图4所示，SCZ-高岭土基多功能止血纱布超声10min处理后的剩余质量比为98.2％，而市售高岭土止血产品超声10min处理后的剩余质量比为59.3％，表面的高岭土止血材料大量脱落。而SCZ-高岭土基多功能止血纱布表面的高岭土基止血材料与纤维结合的十分紧密，高岭土止血材料的脱落量极低。在苛刻的超声剥离实验中表现出色，有效解决了以往高岭土基止血纱布高岭土与纤维结合不紧密，存在的矿物脱落问题。

通过将SCZ-高岭土基多功能止血纱布、CS-高岭土止血纱布、PEG-高岭土止血纱布PVP-高岭土止血纱布、PVA-高岭土止血纱布放入去离子水的中进行超声处理2min通过观察试剂瓶中高岭土止血材料的脱落情况来评价高岭土止血材料在纱布上结合的紧密程度。实验结果如图5所示，CS-高岭土止血纱布、PEG-高岭土止血纱布PVP-高岭土止血纱布、PVA-高岭土止血纱布表面的高岭土基止血材料脱落严重，呈现出高岭土基止血材料α-Fe₂O₃/Kaol与水形成的砖红色悬液，而SCZ-高岭土基多功能止血纱布则未发现脱落情况。表明SCZ-高岭土基多功能止血纱布表面的高岭土基止血材料与纤维结合十分紧密。

溶血性实验：

采用柠檬酸盐兔血进行溶血实验，首先将柠檬酸盐兔血在2500rpm转速下离心5min，沉淀分离出红细胞，用磷酸缓冲液(PBS)配成10％红细胞悬液。实验步骤：向800μLPBS中加入5mg纱布样品配制成不同样品的材料溶液，与配制好的10％红细胞悬液200μL混合，混匀后置于37℃恒温中孵育2h。同时设置阴性对照组和阳性对照组，阴性对照组一定不发生溶血，取800μL PBS与配制好的200μL 10％红细胞悬液混合；阳性对照组一定发生溶血，取800μL去离子水与配制好的200μL 10％红细胞悬液混合。每种样品设置3组平行实验。将恒温孵育后的混合体系在2500rpm转速下离心10min，收集上清液，用酶标仪测定波长为540nm下的吸光度OD值。

实验结果如图6所示，空白无纺布的溶血率为0.95％，SCZ-高岭土基多功能止血纱布的溶血率仅为1.21％，溶血率远小于5％，具有较低的溶血率，展现出良好的血液相容性。

细胞毒性实验：

实验采用CCK-8法，以人脐静脉内皮细胞(HUVEC细胞)为研究对象来分析样品的细胞毒性。实验方案如下：用RPMI-1640基本培养基和1％双抗、10％胎牛血清配成用来培养HUVEC细胞的完全培养基。取正常冻存的HUVEC细胞在37℃水浴环境下不断摇晃直至解冻，吸取1mLHUVEC细胞冻存液加到倒有10mL完全培养基的15mL离心管中，摇晃混匀，在1000rpm下离心5min，去掉上清液后用完全培养基重悬细胞，将细胞悬液转移至培养皿中。将细胞培养至贴壁生长状态良好后，用胰酶进行消化，使细胞脱离贴壁状态重悬。调整细胞悬液的密度，以每孔1×10⁴个的细胞密度将细胞接种于96孔板中，在37℃、5％ CO₂的细胞培养箱环境下孵育至贴壁生产状态良好，弃原培养液，对照孔加入100μL新鲜的完全培养基，试验孔则加入100μL含不同浓度样品的培养液。加材料后继续培养24h、48h后测定细胞毒性，即向每孔加入含有10％ CCK-8试剂的完全培养基，继续培养1h，通过酶标仪测定培养液450nm处的吸光度OD值，同时以无添加样品材料的孔作为空白对照组，通过测定吸光度计算细胞存活率。细胞存活率计算如下：

细胞存活率＝(OD_实验孔-OD_空白孔)/(OD_对照孔-OD_空白孔)×100％

本节使用1、2、4mg/mL的浓度梯度样品进行毒性评价，实验结果如图7所示，SCZ-高岭土基多功能止血纱布共孵育24h、48h后细胞存活率均大于100％，αSCZ-高岭土基多功能止血纱布展示出了极低的细胞毒性，并有效促进细胞增殖。在细胞毒性等级中，细胞存活率大于75％时被指定为达到一级生物安全级别，试验结果显示SCZ-高岭土基多功能止血纱布达到一级生物安全级别，具有良好的生物相容性。

凝血性能测试：

采用柠檬酸钠兔全血进行体外凝血试验。在试管底部放置的标本(10mg)上加补钙全血(100μL)(阴性对照组，NC，柠檬酸钠全血(100μL)不加样品处理；阳性对照，PC，100μL全血不加样品处理)。在37℃恒温箱中凝固3min后，沿着管壁小心地加入去离子水(2mL)以终止反应。用酶标仪在540nm波长处测定上清液中游离红细胞的血红蛋白吸光度。凝血指数(BCI)由下列公式计算：BCI＝OD样品/OD阴性对照×100％，凝血指数越高，凝血速度越慢。实验结果如图8所示，SCZ-高岭土基多功能止血纱布凝血指数最低，凝血速度最快，具有良好的促凝血性能。

肝脏止血实验：

通过建立小鼠肝脏模型评价材料的止血性能，将六周龄雌性小鼠(25～30g)随机分为空白无纺布，SCZ-高岭土基多功能止血纱布，市售高岭土止血产品三组每组5只，给予10％水合氯醛腹腔内注射麻醉。大鼠仰卧位、以70％乙醇消毒腹部并备皮。提前备好无菌纱布，并使用电子天平测量纱布初始重量，打开腹腔找到肝右叶并以无菌纱布包裹，在肝右叶制作长度为10mm出血创面，添加空白无纺布，SCZ-高岭土基多功能止血纱布，市售高岭土止血产品，三组分别吸取流出的血液，并同时打开计时器，记录各组出血时间。待各组肝脏出血完全停止时，终止计时器，此时的时间即为各组的出血时间。测量各组无菌纱布和相应材料的最终重量，减去各自的初始重量，即为各组的出血量。

实验结果如图9、图10所示SCZ-高岭土基多功能止血纱布的止血时间为62.8±6.1s、出血量为80±41.8mg。远低于空白无纺布止血时间212.6±15.6s、出血量404±84.7mg和市售高岭土止血产品止血时间111.2±22.1s、出血量120±27.3mg。结果表明SCZ-高岭土基多功能止血纱布具有优异的止血性能。

抗菌实验：

革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌分别为大肠杆菌(ATCC-25922)和金黄色葡萄球菌(ATCC-25923)。将细菌菌落分散在5mL肉汤中，37℃摇动12h，将菌液稀释(10^5～6cfu mL^-1)。制备细菌溶液，并分别添加与SCZ-高岭土基多功能止血纱布、空白无纺布两种不同样品进行混合。然后将它们放入恒温摇床中，180rmin^-1，温度为37℃摇晃4小时。平板涂布实验平行重复三次。实验结果如图11所示，SCZ-高岭土基多功能止血纱布对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别是97.5％，99.1％。相较于空白组和空白无纺布具有良好的抗菌效果。

以上未涉及之处，适用于现有技术。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种纤维复合铝系矿物的高稳定性多功能止血纱布的制备方法，其特征在于：将纱布浸渍在含有X阳离子和氧化锌的溶液中后干燥；再将干燥后负载有X阳离子的纱布浸渍在铝系矿物或铝系矿物复合材料与海藻酸钠配置的悬液，随后通过热轧工艺烘干加固，得抗菌止血纱布；其中，X为Zn、Ca、Cu、Sr中的一种或多种；

X阳离子的溶液中，X阳离子的浓度为0.1%wt-0.5%wt；

悬液中，铝系矿物或铝系矿物复合材料与海藻酸钠的质量比为1：0.3-0.6；

悬液中，海藻酸钠的浓度为0.3%wt-0.6%wt。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述铝系矿物为高岭土、沸石、蒙脱土中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述纱布为无纺布。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述纱布的基材为棉、涤纶、聚丙烯、聚酯、聚乙烯、粘胶、蚕丝、羊毛、人造丝或其混纺纤维。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：干燥温度为60-80℃。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：热轧工艺烘干加固得到的抗菌止血纱布的干湿比为20%。

7.一种采用权利要求1-6任一项所述的制备方法制备的纤维复合铝系矿物的高稳定性多功能止血纱布。