可吸收壳聚糖材料止血性能及其生物相容性研究

论文摘要

壳聚糖是甲壳素部分脱乙酰的产物,具有止血、抗菌、促进伤口愈合和生物相容性好等优点,广泛应用于血管支架、创伤修复等组织工程领域。目前壳聚糖基止血材料取得巨大成功,其优秀的促凝血效果在军事和民用领域得到验证。然而,FDA批准的现有壳聚糖基止血材料的应用领域仅仅是外用,还不能作为可吸收止血材料长期体内植入。研究表明,现有壳聚糖基止血材料存在以下两个问题：（1）大都呈酸性,在动物体内植入后会导致急性炎症反应和慢性炎症,影响创伤的愈合；（2）降解较缓慢,由此产生组织粘连、纤维囊肿等副作用,并形成严重的疤痕组织。要使壳聚糖材料作为可吸收止血材料体内植入,必须解决这两个存在的缺陷。（1）通过系统性研究壳聚糖分子量和脱乙酰度对壳聚糖降解速度的调控行为,采用均相氧化降解和非均相氧化降解法制备得到了重均分子量在36537-529652的系列小分子量的壳聚糖,采用甲壳素脱乙酰法和壳聚糖乙酰化法制备脱乙酰度在39.6%～59.6%的系列低脱乙酰度壳聚糖（酸碱滴定）。体外溶菌酶降解壳聚糖实验结果表明,脱乙酰度为39.6%的壳聚糖酶降解速度最快,比明胶海绵快。（2）创新性的提出了仿手工抄纸工艺,从壳聚糖水凝胶悬浮液出发,利用壳聚糖水凝胶颗粒之间的毛细作用和形成的氢键作用,使用高温烘制或一次冷冻干燥成型,制备了壳聚糖多孔膜和多孔海绵材料。制得的壳聚糖多孔膜形状规整、柔顺性好并能够与创面良好贴敷；壳聚糖多孔海绵具有高孔隙率和高表面粗糙度,这种高孔隙率和高表面粗糙度有利于促进血液凝固。（3）采用体外动态凝血法测定了不同脱乙酰度纯壳聚糖促凝血性能,其中M0D3（D.D=48.07%,红外）促凝效果最好。通过血小板吸附、红细胞吸附、APTT和TT测试等方法初步研究可壳聚糖的促凝血机理。壳聚糖主要通过对血小板及红细胞的吸附促进血液凝固；（4）将脱乙酰度分别为39.6%,48.07%和93.6%的新型壳聚糖海绵进行大鼠肝脏创伤止血实验,结果显示自制壳聚糖海绵在动物体内也有止血效力,所有壳聚糖海绵止血效果都比明胶海绵好,总出血量都小于明胶海绵组,其中脱乙酰度为48.3%的壳聚糖止血效果最好。（5）将脱乙酰度分别为39.6%,48.07%和93.6%（酸碱滴定）的新型壳聚糖海绵和明胶海绵植入大鼠肝脏创伤部位,在1周、4周、8周和24周时分别取各组大鼠的肝脏组织标本,做H&E.Masson’s染色以及免疫组化染色（TGF-β1和IL-1p）,检查各种材料的吸收、炎症、创伤愈合情况。结果表明,脱乙酰度39.6%的壳聚糖在第8周时完全被吸收；明胶海绵完全吸收的时间则大于8周,在24周时完全吸收；而脱乙酰度为48.07%和93.6%的壳聚糖在24周还未完全吸收。病理切片和IL-1β染色结果表明,脱乙酰度39.6%的壳聚糖体内炎症反应最弱；,脱乙酰度39.6%的壳聚糖TGF-β1分泌水平低,胶原生成量适中,不形成疤痕性愈合；,脱乙酰度39.6%的壳聚糖,减少其他组织的粘连的几率。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目次
• 第一章 绪论
• 1.1 止血材料研究进展
• 1.1.1 明胶制品
• 1.1.2 氧化纤维素或氧化再生纤维素
• 1.1.3 微纤维胶原
• 1.1.4 纤维蛋白胶
• 1.1.5 α-氰基丙烯酸酯类胶
• 1.1.6 凝血酶
• 1.1.7 壳聚糖
• 1.2 凝血机理
• 1.2.1 内源性凝血途径
• 1.2.2 外源性凝血途径
• 1.2.3 凝血共同途径
• 1.2.4 血小板对止血功能的影响
• 1.3 壳聚糖止血性能的研究
• 1.4 壳聚糖体内的酶降解及其降解速度的调控
• 1.4.1 壳聚糖的降解性酶
• 1.4.2 壳聚糖降解速度的调控因素
• 1.5 壳聚糖促进伤口修复的功能
• 1.6 课题提出与研究思路
• 1.6.1 课题提出
• 1.6.2 研究思路
• 第二章 可吸收壳聚糖材料制备及其表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 原材料与试剂
• 2.1.2 壳聚糖原料的制备
• 2.1.3 壳聚糖红外光谱测试（FT-IR）
• 2.1.4 壳聚糖脱乙酰度的测定
• 2.1.5 壳聚糖分子量的测定（GPC）
• 2.1.6 凝胶自沉积法制备壳聚糖多孔膜
• 2.1.7 壳聚糖多孔海绵的制备
• 2.1.8 壳聚糖多孔膜和多孔海绵的微结构观察
• 2.1.9 吸水率
• 2.1.10 壳聚糖对细胞增殖的影响
• 2.1.11 壳聚糖膜力学强度测试
• 2.1.12 壳聚糖海绵孔隙率及孔径分析
• 2.1.13 壳聚糖多孔海绵体外酶解
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 乙酰化壳聚糖的红外谱图
• 2.2.2 乙酰化壳聚糖1H-NMR谱图
• 2.2.3 壳聚糖脱乙酰度测定
• 2.2.4 壳聚糖分子量测定
• 2.2.5 壳聚糖膜的吸水率
• 2.2.6 壳聚糖膜的细胞毒性
• 2.2.7 壳聚糖膜及海绵结构
• 2.2.8 壳聚糖海绵孔径及孔隙率分析
• 2.2.9 壳聚糖膜力学强度测试
• 2.2.10 壳聚糖体外酶降解
• 2.3 本章小结
• 第三章 壳聚糖止血性能表征及其机理研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 原料
• 3.1.2 壳聚糖与凝血酶层层组装膜的制备
• 3.1.3 壳聚糖醋酸溶液冻干海绵的制备
• 3.1.4 血液采集
• 3.1.5 动态全血凝固测定
• 3.1.6 扫描电镜观察红细胞粘附
• 3.1.7 扫描电镜观察血小板粘附
• 3.1.8 血小板吸附率
• 3.1.9 APTT测定
• 3.1.10 TT测定
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 壳聚糖与凝血酶的组装
• 3.2.2 动态血液凝固实验
• 3.2.3 扫描电镜观察红细胞吸附
• 3.2.4 血小板吸附实验
• 3.2.5 扫描电镜观察血小板吸附
• 3.2.6 壳聚糖对血液参数的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 壳聚糖止血材料生物相容性评价
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 壳聚糖止血材料的安全性确认
• 4.1.3 动物实验模型
• 4.1.4 血液相容性评价
• 4.1.5 大体观察
• 4.1.6 H&E染色
• 4.1.7 Masson's三色染色
• 4.1.8 免疫组化染色
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 大鼠肝脏止血效果
• 4.2.2 解剖初步观察结果
• 4.2.3 体内血液相容性
• 4.2.4 病理切片分析
• 4.2.5 ISO炎症反应评级
• 4.2.6 创伤修复
• 4.3 本章小结
• 第五章 全文总结与工作展望
• 5.1 全文主要结论
• 5.2 工作展望
• 主要创新点
• 参考文献
• 作者简介