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创伤性出血是引起军事和平民伤亡的重要原因,及时止血对于减少失血,提高人员生存率至关重要。在止血过程中,除大量失血外,外界细菌很容易通过伤口进入身体,伸入组织的深层部分,引起感染,甚至导致败血症和死亡。基于此,开发制备一类兼具抗菌功能的快速高效止血材料至关重要。止血海绵作为一种止血敷料,具有均匀的多孔结构,能够为细胞间的相互作用提供支撑从而促进细胞增殖;同时可吸收大量水分,浓缩红细胞,增强红细胞和血小板黏附,从而加速血液凝固;且材质相对柔软、透气性好,适用于复杂伤口。因此,本研究中,通过浓Na OH溶液(47 wt%)在加热条件下对壳聚糖(Chitosan,CS)进行脱乙酰处理,利用Na IO4对纤维素纳米晶(Cellulose nanocrystals,CNC)进行氧化处理,制得二醛基纤维素(Dialdehyde cellulose,DAC);分别通过物理法/化学法将CS与CNC/DAC分别按照1:2,1:1,2:1,4:1,6:1,8:1,10:1(X:1)等多种质量比进行混合/结合,获得一系列复合海绵,经过红外、核磁、SEM、循环应力-应变测试、吸水性能、浸水稳定性能等表征手段进行表征。通过脱乙酰化处理,所得CS的脱乙酰度从66.0%提高到99.3%,提高了后续反应活性位点数量。通过化学法制备的复合海绵,其机械性能、稳定性、吸水性能较CS均有显著提高,明显优于物理法,尤其是当mCS:mDAC=2:1时(2CS-DAC),10s即可吸收自身重量56.9±6.5倍的水分,且具有良好的压缩可恢复多孔结构,反复压缩50次其力学性能不受显著影响,其综合物理性能最优。此外,对材料系统开展体外凝血、溶血率、小动物创伤模型、细胞毒性评价,筛选确定综合性能优异的止血海绵配方和制备工艺,同时探讨分析其凝血机理。结果表明,与CS、CNC和Celox TM相比,使用化学法复合海绵可减少失血量并显著缩短止血时间,其中2CS-DAC样品,无论是血栓弹力图(Thromboelastogram,TEG)凝血指标,还是小鼠尾部静脉和兔股动脉止血模型,均展现出优异的止血效果。在作用小鼠尾部静脉止血时,2CS-DAC与纱布、CS与Celox TM相比,止血时间分别缩短39.8%、38.4%和34.2%,出血量分别减少66.%、75.8%和64.7%;作用兔股动脉止血时,以完全覆盖伤口为准,用量1.0g 2CS-DAC与8.0g纱布、3.7g CS与3.0g CeloxTM相比,止血时间分别缩短47.7%、6.7%和1.6%,出血量分别减少70.5%、44.0%和7.1%,说明2CS-DAC在相对较少的用量时即可达到相近甚至更优的止血效果。而且,由于其自身的柔软性,很容易与新鲜伤口剥离且无明显残留,在后续清创术中不会引起伤口二次出血等继发性损伤,明显优于CS和Celox TM。且具有低细胞毒性和良好的血液相容性。凝血机制分析表明,复合海绵由于其多孔海绵结构的高效吸水能力以及与血液之间的协同静电相互作用,可通过内源性凝血途径极大地粘附和激活红细胞与血小板以形成坚固的血凝块,从而加速其凝血过程,提高凝血效率,降低失血量。对筛选出性能优异的复合止血海绵材料,进一步分别通过物理法和化学法修饰赋予抗菌性能。物理法是通过选用Ag NO3溶液浸渍,Na BH4溶液还原的方式,制备负载米银(Ag nanoparticles,Ag NPs)的抗菌复合海绵Agx@2CS-DAC(x:浸渍液浓度mmo L/L);化学法是通过2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(2,3-Epoxypropyl trimethyl ammonium chloride,GTMAC)与CS接枝反应,获得不同取代度的季铵化壳聚糖(Quaternized chitosan,QCS),然后与DAC通过希夫碱反应制得2QCS-DAC复合海绵。并通过红外、XRD、SEM、全血凝固时间(Whole blood clotting time,WBCT)、溶血率及对大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.aureus)两种菌种抗菌性能对其综合性能进行评价和筛选。结果表明,通过物理法制备抗菌复合海绵依然维持原有的多孔结构与柔软性,同时表面清晰可见不同形态的Ag NPs颗粒。随着Ag NO3浸渍液浓度的提高,所得Agx@2CS-DAC的Ag NPs含量逐渐升高。WBCT结果表明,Agx@2CS-DAC与2CS-DAC复合海绵止血性能接近。同时,Ag2.5/5/10/20@2CS-DAC在0.4mg/m L时对初始浓度105CFU/m L的E.coli和S.aureus均具有>99.9%的杀菌率。但是,所有测试的Agx@2CS-DAC复合海绵的溶血率均远远超过安全上限5%,原因可能是由于Ag NPs的释放造成的。通过化学法制备的抗菌复合海绵,随着mGTMAC:mNH2(CS)投料比从1:1,2:1提高到3:1(X:1),所得QCSx取代度分别为39.7±0.6%、54.9±2.2%以及71.9±2.1%。同时,QCSx在乙酸溶液和水溶液液中的Zeta电位,随着取代度的提高而增大,尤其是在水溶液中QCSx的Zeta电位依次为25.2±1.5 m V、43.8±2.6 m V以及56.7±4.2m V,远高于CS分散液的7.4±1.6 m V。将三种QCSx与DAC按照2:1(m:m)进行反应制备得到抗菌复合海绵2QCSx-DAC,依然具有良好的多孔结构。同时在体外凝血WBCT实验中,三种2QCSx-DAC随着取代度的提高,止血时间显著降低。尤其是2QCS3-DAC凝血时间较空白参照、Celox TM以及2CS-DAC分别提高76.6%、59.8%和44.0%。当作用浓度为12.8 mg/m L时,三种2QCSx-DAC复合海绵对105CFU/m L S.aureus杀菌率可达98%以上,其中以2QCS3-DAC最佳,且其对105CFU/m L E.coli也依然具有良好的杀灭效果。材料的溶血实验表明,三种季铵盐化复合海绵溶血率均低于5%,是符合安全标准的。所得抗菌止血海绵,可用于民用和军用创伤失血紧急治疗。同时考虑到其良好的压缩性和回弹性,有望在可注射的止血材料中具有广阔的应用前景,并可拓展至深度和复杂伤口的紧急止血治疗等领域。