·論著·

羧甲基殼聚糖絡(luò)合碘復(fù)合材料的合成和止血活性評(píng)價(jià)

李冬冬1，2，吳岳林1，3，繆震元3，張萬(wàn)年3，華萬(wàn)森1，張火俊2(1.南京理工大學(xué)化工學(xué)院，江蘇 南京 210094； 2. 第二軍醫(yī)大學(xué)附屬長(zhǎng)海醫(yī)院，上海 200433； 3. 第二軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)院，上海 200433)

[摘要]目的 研究羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮絡(luò)合碘材料的止血活性。方法在偶氮二異丁腈引發(fā)下，以丙烯酸鈉、N-乙烯基吡咯烷酮、羧甲基殼聚糖和N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺為原料制備羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮。然后與碘絡(luò)合生成羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮絡(luò)合碘材料，同時(shí)進(jìn)行止血活性測(cè)試。結(jié)果合成的材料具有很強(qiáng)的吸水性能，平均吸水倍率為103 g/g，并且具有很好的耳靜脈和股靜脈止血效果。結(jié)論合成材料的止血效果優(yōu)于止血海綿和Quikclot。

[關(guān)鍵詞]羧甲基殼聚糖；絡(luò)合碘；止血活性

[基金項(xiàng)目]第二軍醫(yī)大學(xué)醫(yī)學(xué)專項(xiàng)資助(2011JS14)

[作者簡(jiǎn)介]李冬冬，碩士研究生. E-mail:dblessy@163.com

[通訊作者]華萬(wàn)森，碩士生導(dǎo)師.研究方向：有機(jī)合成和生物醫(yī)用材料研究.Tel：(025)84315519；E-mail:huaws@mail.njust.edu.cn

[中圖分類號(hào)]R916[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

DOI[]10.3969/j.issn.1006-0111.2015.02.008

[收稿日期]2014-05-01[修回日期]2014-08-25

Synthesis and hemostasis activity of iodine complex with carboxymethyl chitosan

LI Dongdong1，2, WU Yuelin1，2, MIAO Zhenyuan2, ZHANG Wannian2, HUA Wansen1, ZHANG Huojun3(1. School of Chemical Engineering, Nanjing University of Science & Technology, Nanjing 210094，China;2. Changhai Hospital Affiliated to Second Military Medical University, Shanghai 200433，China;3. School of Pharmacy, Second Military Medical University, Shanghai 200433，China)

Abstract[]ObjectiveTo study the hemostasis activity of iodine complex with carboxymethyl chitosan.MethodsThe polymers were prepared with azodiisobutyronitrile as the initiating agent and sodium acrylate, N-vinylpyrrolidone, carboxymethyl chitosan and N,N′-methylene diacrylamide as the raw materials. It was then complexed with iodine to generate iodine complex with carboxymethyl chitosan, and the hemostasis activity was tested at the same time.ResultsThe polymers could absorb water with the value of 103g/g and showed potent hemostasis activity for auricular veins and femoral veins.ConclusionThe results showed that hemostatic effect of polymers was better than that of hemostatic sponge and Quikclot.

[Key words]carboxymethyl chitosan; iodine complex; hemostasis activity

失血和傷部感染是突發(fā)性事故中導(dǎo)致人員傷亡的主要原因之一，失血可致傷員疼痛、昏迷、休克甚至死亡。因此，急救止血向來(lái)受到世界各國(guó)醫(yī)務(wù)工作者的重視。近年來(lái)，止血性的醫(yī)用材料發(fā)展迅速，各種新型醫(yī)用材料不斷出現(xiàn)[1，2]，其中殼聚糖類止血材料因其具有較好的生物相容性成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)之一。殼聚糖是一類天然聚氨基多糖類線性高分子化合物，自身具有廣譜抗菌性，并且對(duì)人體無(wú)毒副作用，可與其他一種或多種高分子材料復(fù)合增強(qiáng)止血效果，因而具有廣闊的開發(fā)前景[3-6]。目前，臨床應(yīng)用比較廣泛的止血材料包括止血海綿、止血綁帶以及美國(guó)研究開發(fā)的高分子沸石止血?jiǎng)㏎uikclot等，前兩者止血能力較弱，后者止血效果很強(qiáng)，但缺點(diǎn)是止血的同時(shí)產(chǎn)生大量放熱導(dǎo)致二次灼燒。本研究的羧甲基殼聚糖絡(luò)合碘復(fù)合材料(iodine complex with carboxymethyl chitosan，ICCC)的設(shè)計(jì)思路主要有兩點(diǎn)，一是將聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮接枝到羧甲基殼聚糖，增強(qiáng)其止血效果；二是將碘與乙烯基吡咯烷酮絡(luò)合，使得復(fù)合材料在通過(guò)快速吸收血漿中的水分子時(shí)放出的熱量促進(jìn)碘分子的釋放從而起到抗菌作用。因此，新設(shè)計(jì)的復(fù)合材料同時(shí)具有止血和殺菌功能，并且降低了大量放熱的副作用。

1儀器與試劑

所用儀器為Bruker紅外光譜儀；所用化學(xué)試劑(分析純)均為市售品；Quikclot，美國(guó)Z-medica公司生產(chǎn)。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為大耳白兔(第二軍醫(yī)大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心)，體重2.5～3 kg，雌、雄各8只。

2方法和結(jié)果

2.1羧甲基殼聚糖絡(luò)合碘復(fù)合材料的制備

參考文獻(xiàn)2.1.1羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮的制備[7]的制備方法，將4.1 g羧甲基殼聚糖加入到120 ml蒸餾水中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下70 ℃攪拌30 min。然后加入1.0 g偶氮二異丁腈，繼續(xù)攪拌30 min后降溫至50 ℃。依次加入丙烯酸鈉水溶液80 ml(含33.0 g丙烯酸鈉)、N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺1.0 g、N-乙烯基吡咯烷酮14.1 g，升溫至70 ℃繼續(xù)攪拌5 h。冷卻到室溫后加入乙醇200 ml作沉淀劑，室溫?cái)嚢柽^(guò)夜。過(guò)濾，所得固體為羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮粗制品。將粗品用200 ml乙醇充分?jǐn)嚢柘礈?次，再在200 ml 80%乙醇溶液中浸泡24 h，過(guò)濾，真空干燥后粉碎，即得羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮粉末。

2.1.2羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮絡(luò)合碘復(fù)合材料的制備首先將0.5 g羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮加入到30 ml飽和碘乙醇溶液中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下60 ℃攪拌反應(yīng)12 h。冷卻至室溫，過(guò)濾，所得固體用30 ml正己烷浸泡24 h除去游離的碘，過(guò)濾，真空干燥，得紅棕色羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮絡(luò)合碘粉末。

2.2羧甲基殼聚糖絡(luò)合碘復(fù)合材料吸水強(qiáng)度的測(cè)定分別將0.5 g羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮絡(luò)合碘置于2個(gè)1 000 ml的燒杯中，加入500 ml蒸餾水，室溫靜置6 h，吸水達(dá)到飽和后用的確良布濾去蒸餾水，稱取質(zhì)量，計(jì)算吸水率，結(jié)果見(jiàn)表1。

2.3羧甲基殼聚糖絡(luò)合碘復(fù)合材料碘含量的測(cè)定分別將0.2 g羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮絡(luò)合碘置于250 ml錐形瓶中，加入100 ml蒸餾水充分?jǐn)嚢? h后，加入淀粉指示劑1 ml，以0.098 3 mol/L硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　羧甲基殼聚糖絡(luò)合碘復(fù)合材料中碘含量測(cè)定結(jié)果

2.4羧甲基殼聚糖絡(luò)合碘復(fù)合材料止血活性評(píng)價(jià)

2.4.1兔耳靜脈止血實(shí)驗(yàn)將大耳白兔隨機(jī)分為4組，即空白對(duì)照組、Quikclot組、止血海綿組、ICCC組，每組2只。將大耳白兔麻醉后固定在手術(shù)臺(tái)上，手術(shù)暴露兔耳靜脈并橫向切斷，令其自由出血10 s后，除空白對(duì)照組(紗布擠壓止血)外，其余3組分別用等量止血材料對(duì)創(chuàng)口進(jìn)行止血，分別觀察止血時(shí)間和止血后創(chuàng)面有無(wú)燙傷，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　各組兔耳靜脈止血效果的比較

2.4.2兔股靜脈止血實(shí)驗(yàn)將大耳白兔隨機(jī)分為4組，即空白對(duì)照組、Quikclot組、止血海綿組、ICCC組，每組2只。將大耳白兔麻醉后固定在手術(shù)臺(tái)上，手術(shù)暴露股靜脈并橫向切斷，令其自由噴血10 s后，除空白對(duì)照組(紗布擠壓止血)外，其余3組分別用等量止血材料對(duì)創(chuàng)口進(jìn)行止血，分別觀察止血時(shí)間和止血后創(chuàng)面有無(wú)燙傷，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　各組兔股靜脈止血效果的比較

3討論

采用溴化鉀壓片法觀察ICCC的紅外表征，發(fā)現(xiàn)在2 927、1 650、1 666、1 584、1 592、1 441、1 290、1 325 cm-1等處分別出現(xiàn)C-H伸縮振動(dòng)、PVP鏈段單元中C=O伸縮振動(dòng)、酰胺I帶中C=O伸縮振動(dòng)、N-H彎曲振動(dòng)、-COO-的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)、-COO-對(duì)稱伸縮振動(dòng)、C-O伸縮振動(dòng)、C-N鍵

伸縮振動(dòng)及彎曲振動(dòng)的吸收峰或增強(qiáng)的吸收峰，可確定制備的樣品為ICCC。

從表1可以看出，ICCC具有較強(qiáng)的吸水能力，平均吸水率為103 g/g，說(shuō)明碘絡(luò)合后沒(méi)有影響其吸水能力。為進(jìn)一步研究絡(luò)合碘的釋放能力，筆者進(jìn)行了ICCC吸水后碘含量的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)ICCC遇水后能快速釋放游離碘，在1 h后水中碘含量達(dá)到2.5%，說(shuō)明其具有廣譜殺菌活性(表2)。

研究組選擇大耳白兔模型評(píng)價(jià)ICCC的止血效果，發(fā)現(xiàn)其止血效果顯著。從表3、表4可以看出，無(wú)論在兔耳靜脈或股靜脈，ICCC組的止血時(shí)間遠(yuǎn)低于止血海綿組，并且ICCC的止血效果也優(yōu)于市售的Quikclot止血?jiǎng)?。此外，止血過(guò)程中，Quikclot組創(chuàng)面出現(xiàn)輕度燙傷，而止血海綿組和ICCC組未出現(xiàn)創(chuàng)面燙傷，表明ICCC止血時(shí)釋放的熱量較低，不會(huì)造成二次損傷。

上述實(shí)驗(yàn)表明，ICCC具有優(yōu)秀的止血效果，并且止血時(shí)因能釋放出游離碘而具有廣譜抗菌活性。此外，ICCC在止血時(shí)還具有低放熱的優(yōu)點(diǎn)，不會(huì)造成創(chuàng)面的二次損傷。

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[本文編輯]李睿旻