殼聚糖改性縮醛化聚乙烯醇pva海綿的制備及應(yīng)用

殼聚糖改性縮醛化聚乙烯醇pva海綿的制備及應(yīng)用

廣泛用于各種外科手術(shù)止血，如止血、毫不猶豫、家譜等。盡管在手術(shù)和康復(fù)方面存在缺陷，但市場(chǎng)上銷售的中國(guó)醫(yī)療海綿非常強(qiáng)度，手術(shù)后很難取出，抗傷口愈合能力低，容易引起炎癥。殼聚糖是一種新型醫(yī)療可分解材料，具有抗炎、止血、抗炎的優(yōu)點(diǎn)。因此，本研究以具有較高強(qiáng)度和吸水能力的收縮iva海綿為基礎(chǔ)，在peva和甲醛的收縮過(guò)程中，添加了一個(gè)與分子鏈一起形成的共混合溶液（pva）。對(duì)于未完全反應(yīng)的泡沫表面，添加了pea。這樣，即使沉積物中的pea被去除，泡沫也會(huì)被添加到泡沫中。最后，將泡沫中的殼聚糖轉(zhuǎn)化為聚醚亞硝酸鈉，從而消除收縮，止血和抗粘連。本文研究了發(fā)泡劑和殼聚糖的使用對(duì)呼吸和收縮iva海綿的狹窄形狀、吸水率、腫脹率和機(jī)械能力的影響。以新西蘭白兔子入侵腔作為一種填充止血材料，研究了鼻粘膜對(duì)牙齒功能恢復(fù)的影響。1實(shí)驗(yàn)1.1殼聚糖/pva海綿的制備將殼聚糖(聚合度=1600CPS,DD≥85%,上海伯奧生物技術(shù)有限公司)溶于稀醋酸水溶液中,配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的殼聚糖溶液.將PVA(牌號(hào)124,日本進(jìn)口分裝)溶于沸水中,配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的聚乙烯醇溶液.將以上的殼聚糖溶液和PVA溶液以體積比1∶1混合后充分?jǐn)嚢?得到殼聚糖/聚乙烯醇共混液.稱取20g的PVA,溶于200mL沸水中,降溫至50℃,加入1mL的OP-10表面活性劑(分析純,天津市福晨化學(xué)試劑廠)、22mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的甲醛(分析純,煙臺(tái)三和化學(xué)試劑有限公司)、按表1配比加入不同用量碳酸氫鈉(分析純,天津市津沽工商實(shí)業(yè)公司),在自制攪拌器中以1500r/min攪拌20min,再加入20mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36%的鹽酸(分析純,廣州化學(xué)試劑廠),繼續(xù)高速攪拌使溶液自由發(fā)泡至最大體積,繼續(xù)攪拌下反應(yīng)30min使泡沫穩(wěn)定,再向泡沫體中滴入按表1配比的不同用量的殼聚糖/PVA共混液并攪拌均勻,將泡沫體注入聚丙烯模具中,在50～60℃下恒溫5h,取出成型海綿在蒸餾水中洗至中性和洗滌液經(jīng)攪拌后不能產(chǎn)生穩(wěn)定起泡,將海綿放在模具中冷凍干燥24h,得到不同孔徑大小和不同殼聚糖含量的微黃色殼聚糖改性縮醛化PVA海綿.1.2吸水率和吸水速率測(cè)定將干燥的試樣切成長(zhǎng)方體,測(cè)定試樣的質(zhì)量m0和體積V0,將其放入水中,記錄試樣充分吸水的時(shí)間t,測(cè)定試樣吸水后的質(zhì)量m1,計(jì)算吸水率[(m1-m0)/m0]×100%和吸水速率(m1-m0)/V0t.1.3膨脹率測(cè)定方法將干燥的試樣切成長(zhǎng)方體,在不銹鋼模具中15MPa壓力下壓成薄片狀,測(cè)量薄片體積V0,將薄片放入水中使其充分吸水,測(cè)定試樣吸水后的體積V1,計(jì)算膨脹率(V1-V0)/V0.1.4拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度將干燥的試樣按GB/T634-1996和GB8813-1988切成標(biāo)準(zhǔn)樣條,在英國(guó)Hounsfield公司的H10KS型HounsfieldTestEquipment萬(wàn)能力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)上測(cè)定試樣的拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度.1.5關(guān)于開(kāi)口的形態(tài)觀察將試樣充分干燥后噴金,在SEM(荷蘭PHILIPS公司的XL-30)上觀察海綿的孔隙結(jié)構(gòu),加速電壓為20kV.1.6膜損傷的檢測(cè)以新西蘭白兔為試驗(yàn)對(duì)象(普通級(jí)新西蘭雄性白兔42只(3月齡),體重1.5～2.0kg,廣東省醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供).以質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%戊巴苯妥那1mg/kg由耳前靜脈麻醉,固定四肢,用黏膜鉗在新西蘭白兔的右側(cè)鼻腔外側(cè)壁距離前鼻孔約1.5cm處行頜鼻甲部分摘除組織體積致鼻出血后填塞殼聚糖改性縮醛化PVA海綿,于24h后取出填塞物,分別于3、7、14、30d以耳前靜脈注入5mL空氣造成栓塞,處死動(dòng)物(3天組5只,7天組5只,14天組5只,30天組5只),在光學(xué)顯微鏡和SEM(荷蘭PHILIPS公司的XL-30)下觀察并用文字描述鼻腔的出血、黏膜恢復(fù)和纖毛生長(zhǎng)情況.在顯微鏡下取出損傷區(qū)周圍0.3cm×0.3cm,置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%多聚甲醛中固定,常規(guī)脫水,石蠟包埋,連續(xù)切片,每7片中取一片行HE染色,光學(xué)顯微鏡下觀察黏膜損傷及愈合情況;掃描電鏡組取材時(shí)連同頜鼻甲底部一起取下,PBS清洗3次后置于質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%戊二醛中固定4h以上,采用叔丁醇化學(xué)干燥法制作標(biāo)本,表面涂上導(dǎo)電膠,噴金后在掃描電鏡下觀察損傷區(qū)大小,纖毛損傷情況,愈合過(guò)程纖毛數(shù)量的變化情況.2結(jié)果和討論2.1發(fā)泡劑用量的影響醫(yī)用止血海綿的吸水率越大,吸收和保持體液的能力越強(qiáng),更有利于手術(shù)的進(jìn)行及術(shù)后傷口的恢復(fù),膨脹率和吸水速率越大,對(duì)填塞損傷處的壓力越大,止血效果更明顯.殼聚糖改性縮醛化PVA海綿的吸水率和膨脹率隨發(fā)泡劑用量的增加而提高(圖1(a)),這主要由于發(fā)泡劑用量增加,發(fā)泡期間的產(chǎn)生的泡沫增多,從而使海綿單位體積內(nèi)的孔隙比例提高,能夠吸收和容納更多的水.由于海綿單位體積內(nèi)的孔隙比例提高,單位體積的海綿壓縮后的體積減小,使海綿從受壓縮到膨脹回原有體積的膨脹率提高.但高發(fā)泡劑含量下,吸水速率隨發(fā)泡劑用量增加而變化不大(表2),這主要由于在吸水率接近的情況下,吸水速率主要由海綿自身的親水性決定,親水性與海綿的縮醛度有關(guān),由于反應(yīng)條件相同,縮醛度基本相同,因此吸水速率接近.發(fā)泡劑用量的增加對(duì)力學(xué)性能也有影響(圖1(b)),隨發(fā)泡劑用量的增加,拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度逐步降低,但當(dāng)發(fā)泡劑用量在8g以上,拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度變化不大,這主要是因?yàn)榘l(fā)泡劑的增加使海綿中單位截面積中的固體含量下降,海棉的強(qiáng)度相應(yīng)降低.由于在海綿縮醛化過(guò)程中加入分子鏈相互糾纏的殼聚糖/聚乙烯醇共混液,隨縮醛化反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行,加入的混合液中的聚乙烯醇也會(huì)在原來(lái)形成的泡沫表面交聯(lián),從而使其纏結(jié)的殼聚糖掛在所形成的泡沫內(nèi)表面.隨著殼聚糖用量的增加,泡沫內(nèi)表面黏附的殼聚糖增加,最后形成的殼聚糖改性縮醛化PVA海綿的物理性能也會(huì)發(fā)生改變.從圖2中可以看出,隨混合液的用量增加,海綿的吸水率和膨脹率也迅速下降,吸水速率更是下降了一個(gè)數(shù)量級(jí)(表2),這主要?dú)ぞ厶窃诮宦?lián)過(guò)程中吸附在的孔內(nèi)表面,使孔內(nèi)空間減少,而且與水接觸的親水基團(tuán)的外露面積減小,海綿的吸水能力下降.同樣地,隨著孔內(nèi)殼聚糖的增加,海棉內(nèi)部單位截面積內(nèi)的固體含量提高,拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度提高.發(fā)泡劑的增加有利于提高海綿的吸水能力,但不利于提高海棉的力學(xué)強(qiáng)度.殼聚糖混合液的增加有利于提高增加黏附、提高藥效和力學(xué)強(qiáng)度,但不利于提高海綿的吸水能力和壓迫止血效果,因此必須在發(fā)泡劑和混合液的用量上取得平衡.本研究認(rèn)為,在其他反應(yīng)組分不變的情況下,4g的發(fā)泡劑和8mL的殼聚糖/聚乙烯醇混合液反應(yīng)得到的殼聚糖改性縮醛化PVA海綿具有較好的綜合性能(號(hào)樣品).2.2殼聚糖/pva海綿的孔隙結(jié)構(gòu)圖3是不同組成的殼聚糖改性縮醛化PVA海綿放大100倍的SEM圖.從圖3(a)、(b)中可以看出,當(dāng)殼聚糖/PVA共混液加入量較低時(shí)(如號(hào)樣和號(hào)樣),孔隙較大且均勻,孔與孔之間相互連通,在大孔壁的樹(shù)脂上仍有較小的孔洞連通,連通的孔結(jié)構(gòu)和PVA縮醛樹(shù)脂本身的親水性導(dǎo)致了這兩種組成的海綿具有高的吸水性和膨脹性.比較圖3(a)和(b)還可以看出,在其它反應(yīng)組成不變的情況下,碳酸氫鈉的用量從號(hào)樣4g增加號(hào)樣的12g,孔徑明顯增大,但大孔間的壁厚變化不大,在相同的樹(shù)脂含量和孔壁厚度下,孔徑越大,泡沫占據(jù)的空間越大,因此號(hào)樣比號(hào)樣具有更大的吸水率和膨脹率.比較圖3(a)、(c)、(d)可以看出,在相同的發(fā)泡劑用量(4g)下,隨殼聚糖/PVA共混液用量的增加,海綿的孔徑明顯減小,孔與孔間的壁厚增加,且壁上的連通孔也明顯變小.可見(jiàn),過(guò)多的殼聚糖用量破壞了海綿的利于吸水的孔隙結(jié)構(gòu),從而導(dǎo)致海綿吸水率和膨脹率的明顯降低,而且殼聚糖的增加導(dǎo)致了壁厚的增大,承受應(yīng)力的樹(shù)脂增多,從而使海綿的拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度提高.SEM直接觀察顯示,由4g的發(fā)泡劑和8mL的殼聚糖/聚乙烯醇混合液反應(yīng)得到的殼聚糖改性縮醛化PVA海綿具有比較滿意的空隙結(jié)構(gòu).2.3術(shù)后處理的影響本研究在進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)物試驗(yàn)前的簡(jiǎn)單對(duì)比試驗(yàn)觀察顯示,市售的國(guó)產(chǎn)明膠海綿作為白兔受損鼻腔的填塞材料填塞24h后,由于強(qiáng)度太低,無(wú)法完整取出,而國(guó)產(chǎn)純PVA海綿與傷口有粘連,給白兔造成很大的二次傷害,只有本研究的殼聚糖改性縮醛化PVA海綿能順利取出且無(wú)粘連.因此本研究?jī)H以殼聚糖改性縮醛化PVA海綿(號(hào)樣品)作為填塞物進(jìn)行術(shù)后的系統(tǒng)研究.圖4和表3顯示了殼聚糖改性縮醛化PVA海綿(號(hào)樣品)對(duì)新西蘭白兔受損鼻腔術(shù)后止血效果及對(duì)鼻黏膜功能恢復(fù)的影響.從HE染色后用光學(xué)顯微鏡觀察(圖4(a)、(b))發(fā)現(xiàn),損傷后立即造模的白兔鼻黏膜上分布有很多的嗜中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞(圖4(a)),但用殼聚糖改性縮醛化PVA海綿作為止血材料填塞傷口24h后輕易取出,傷口與取出海綿無(wú)粘連.術(shù)后14d,損傷部位的嗜中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的數(shù)量明顯減少(圖4(b)),說(shuō)明損傷區(qū)域的炎癥反應(yīng)得到了有效抑制.正常的白兔鼻腔的纖毛長(zhǎng)而細(xì)密,排列較為整齊.從損傷后立即造模的白兔鼻腔的SEM圖(圖4(c))中可以看出,損傷部位的纖毛基本消失,用殼聚糖改性縮醛化PVA海綿填塞傷口術(shù)后14d(圖4(d)),損傷處長(zhǎng)出大量的纖毛,而且纖毛基本恢復(fù)了正常結(jié)構(gòu),說(shuō)明殼聚糖改性縮醛化PVA海綿能促進(jìn)傷口愈合和鼻腔功能的恢復(fù).此外,本研究還對(duì)術(shù)后3、7、14和30d的恢復(fù)情況進(jìn)行了記錄.在殼聚糖改性聚乙烯醇縮醛海綿填塞受損兔鼻腔的術(shù)后3d后,上皮基本恢復(fù)原來(lái)厚度,但細(xì)胞排列稍紊亂,可見(jiàn)嗜中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞;7d后炎癥期細(xì)胞數(shù)明顯減少,未見(jiàn)到纖毛長(zhǎng)出;14d后上皮和纖毛已經(jīng)基本恢復(fù)了正常結(jié)構(gòu),但是纖毛的排列較正常組織而言顯得較為凌亂,纖毛較正常結(jié)構(gòu)要短,且排列不整齊;30d后已經(jīng)恢復(fù)了正常的結(jié)構(gòu).實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分表明,本研究的經(jīng)殼聚糖改性的縮醛化PVA海綿具有消炎止血、促進(jìn)愈合、抗粘連、易于操作等優(yōu)點(diǎn),適于臨床的應(yīng)用.4殼聚糖改性pva海綿的制備本研究采用強(qiáng)度和吸水能力較高的縮醛化PVA海綿為基材,在PVA與甲醛縮醛化反應(yīng)形成泡沫過(guò)程中加入分子鏈相互纏結(jié)的殼聚糖/PVA共混液,共混液中的PVA與泡沫表面進(jìn)一步縮醛化反應(yīng),使殼聚糖