本發(fā)明屬于醫(yī)用止血材料，涉及一種納米纖維形狀記憶止血海綿及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、人體軀干主體處發(fā)生深部、狹窄且不規(guī)則的不可壓縮傷口導致的出血是創(chuàng)傷性死亡的主要原因之一。在面對此類不規(guī)則且深層創(chuàng)面時，如何快速吸液和密封出血損傷部位是急救的關(guān)鍵。

2、聚合物海綿材料，如明膠止血海綿、殼聚糖止血海綿、膠原蛋白止血海綿，在止血領(lǐng)域得到了廣泛應用。這些材料具有良好的吸水性、柔軟性和生物相容性，能夠迅速吸收血液并幫助控制出血。然而，盡管聚合物海綿在止血領(lǐng)域有著廣泛的應用，但它們?nèi)匀淮嬖谝恍┚窒扌浴?/p>

3、首先，現(xiàn)有的聚合物海綿孔洞結(jié)構(gòu)常常是密閉的，孔隙之間相互連通性差，導致血液在海綿中的流動受阻，血液吸收效率低；其次，聚合物海綿由于孔壁光滑，比表面積小，對血細胞的捕獲較少，無法實現(xiàn)快速聚集血細胞形成血栓，進一步阻礙了其止血效率；最后，聚合物海綿由于其孔壁支撐性能較差，在血液或傷口滲出液進入孔洞后，容易造成空洞結(jié)構(gòu)塌陷，無法起到對傷口封堵的作用。

4、為了克服這些局限性，納米纖維海綿應運而生。由于具有高比表面積、高度連通的多孔結(jié)構(gòu)以及與人體細胞外基質(zhì)(ecm)相似的三維結(jié)構(gòu)，納米纖維海綿接觸大出血傷口時，能夠迅速吸收血液，募集血細胞與止血因子，激活人體凝血級聯(lián)反應，加速血栓形成，顯著提高止血效率。

5、然而，目前的納米纖維海綿主要由納米纖維的纏結(jié)交聯(lián)或靜電偶聯(lián)形成，交聯(lián)效率低，應用于傷口時，由于血液或傷口滲出液等液體的侵入，導致纖維在交聯(lián)點滑移，從而使整體孔洞結(jié)構(gòu)坍塌，無法對傷口進行封堵以及提供更多空間來容納血細胞粘附，從而導致止血功能失效。

6、盡管目前已有一些方法通過化學交聯(lián)來增強納米纖維海綿的力學結(jié)構(gòu)，但是由于聚合物在納米纖維中呈緊密排列的聚集狀態(tài)，使得活性官能團暴露少，嚴重阻礙了交聯(lián)劑與纖維的交聯(lián)效果，交聯(lián)效果差，導致形狀回復性差。

7、例如，中國發(fā)明專利(cn113952114a)采用靜電紡絲得到納米纖維后，將納米纖維均質(zhì)液定向冷凍干燥，隨后進行紫外光照射交聯(lián)得到納米纖維海綿，使海綿的液體轉(zhuǎn)移能力有了極大的提升，但是形狀記憶性能不好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差。

8、文獻(conjugate?electrospun?3d?gelatin?nanofiber?sponge?for?rapidhemostasis，advanced?healthcare?materials,2021,doi:10.1002/adhm.202100918)利用共軛靜電紡絲得到納米纖維海綿，隨后在190℃的空氣中進行熱交聯(lián)，使海綿的血細胞捕獲和液體吸收能力有了極大的提升，但是形狀記憶性能不好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差。

9、因此，研究一種納米纖維形狀記憶止血海綿及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，具有十分重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種納米纖維形狀記憶止血海綿及其制備方法。

2、為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種納米纖維形狀記憶止血海綿，由殼聚糖納米纖維與氧化纖維素納米纖維復合而成；納米纖維形狀記憶止血海綿上具有微米級孔洞和納米級孔洞，微米級孔洞和納米級孔洞均為貫通的孔洞，納米纖維形狀記憶止血海綿具有雙重交聯(lián)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)；殼聚糖納米纖維之間通過化學交聯(lián)形成第一重網(wǎng)絡，所述第一重網(wǎng)絡具有微米級孔洞，氧化纖維素納米纖維通過氫鍵形成膜狀結(jié)構(gòu)，所述膜狀結(jié)構(gòu)具有納米級孔洞，所述膜狀結(jié)構(gòu)與殼聚糖納米纖維通過靜電偶聯(lián)形成第二重網(wǎng)絡；相當于殼聚糖納米纖維形成了微米級的框架結(jié)構(gòu)，氧化纖維素納米纖維在框架結(jié)構(gòu)上聚集形成膜，其中形成的膜是帶有納米級孔洞的。

4、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

5、如上所述的一種納米纖維形狀記憶止血海綿，納米纖維形狀記憶止血海綿中殼聚糖納米纖維與氧化纖維素納米纖維的質(zhì)量比為9:1～1:9。

6、如上所述的一種納米纖維形狀記憶止血海綿，殼聚糖納米纖維的平均直徑為200～900nm，氧化纖維素納米纖維的平均直徑為5～40nm，微米級孔洞的平均孔徑為50～300μm，納米級孔洞的平均孔徑為10～100nm。

7、如上所述的一種納米纖維形狀記憶止血海綿，納米纖維形狀記憶止血海綿吸收水后于1.2～6s內(nèi)的形狀回復率為83～97％，吸收血液后于3～11s內(nèi)的形狀回復率為79～90％。

8、如上所述的一種納米纖維形狀記憶止血海綿，納米纖維形狀記憶止血海綿的壓縮應力為0.025～0.075mpa。

9、本發(fā)明還提供如上任一項所述的一種納米纖維形狀記憶止血海綿的制備方法，包括如下步驟：

10、(1)將殼聚糖(cs)納米纖維懸浮液與氧化纖維素(tocn)納米纖維懸浮液混合并均質(zhì)后得到雙組分懸浮液；

11、(2)將京尼平加入步驟(1)得到的雙組分懸浮液中，混合均勻后進行冷凍干燥，得到空氣氛圍下交聯(lián)的殼聚糖/氧化纖維素納米纖維海綿；京尼平相對于雙組分懸浮液中殼聚糖納米纖維的質(zhì)量百分比為0.01～0.1wt％，在該范圍內(nèi)可確保京尼平是過量的，保證了有足夠的京尼平去參加酸氛圍下的二次交聯(lián)；

12、(3)將步驟(2)得到的空氣氛圍下交聯(lián)的殼聚糖/氧化纖維素納米纖維海綿于室溫下在酸氛圍環(huán)境中進行交聯(lián)，隨后在室溫下干燥，制得納米纖維形狀記憶止血海綿；酸氛圍環(huán)境由揮發(fā)性酸的水溶液提供。

13、本發(fā)明的納米纖維形狀記憶止血海綿具有雙重交聯(lián)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，其中第一重網(wǎng)絡即化學交聯(lián)網(wǎng)絡是通過京尼平將殼聚糖納米纖維上的氨基交聯(lián)在一起形成，靜電偶聯(lián)是通過殼聚糖納米纖維上帶正電荷的氨基和氧化纖維素納米纖維上帶負電荷的羧基通過靜電相互作用形成。殼聚糖納米纖維上有很多氨基，殼聚糖納米纖維的化學交聯(lián)僅發(fā)生在兩根殼聚糖納米纖維的接觸點上，此處的氨基通過京尼平的化學交聯(lián)結(jié)合，接觸點上已經(jīng)發(fā)生化學交聯(lián)的氨基不會參與和氧化纖維素納米纖維的靜電偶聯(lián)；殼聚糖納米纖維之間未發(fā)生接觸的位置上的氨基參與和氧化纖維素納米纖維的靜電偶聯(lián)。

14、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

15、如上所述的一種納米纖維形狀記憶止血海綿的制備方法，揮發(fā)性酸為乙酸或鹽酸，揮發(fā)性酸的水溶液的體積濃度為30～90％。

16、如上所述的一種納米纖維形狀記憶止血海綿的制備方法，酸氛圍下處理的時間為12～36h。

17、如上所述的一種納米纖維形狀記憶止血海綿的制備方法，殼聚糖納米纖維懸浮液的濃度為0.5～5wt％，氧化纖維素納米纖維懸浮液的濃度為0.5～5wt％。

18、發(fā)明機理：

19、本發(fā)明涉及一種在酸氛圍下高效交聯(lián)的殼聚糖/氧化纖維素形狀記憶止血海綿及其制備方法。納米纖維中聚合物分子鏈是呈現(xiàn)束狀取向排列的，只有纖維表面的分子鏈上的官能團能夠暴露出來，隨著酸性水溶液揮發(fā)浸入殼聚糖/氧化纖維素納米纖維海綿中，會使部分殼聚糖納米纖維溶解，使得讓纖維內(nèi)部的分子鏈部分暴露于表面，暴露出足量的氨基與纖維表面未反應的京尼平交聯(lián)，獲得更高的交聯(lián)點密度；同時酸性條件下氨基質(zhì)子化為-nh3+，使殼聚糖與氧化纖維素納米纖維間形成靜電相互作用。在靜電相互作用與化學交聯(lián)的雙重作用下，使殼聚糖/氧化纖維素納米纖維海綿的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到大幅度提升。

20、本發(fā)明制備的殼聚糖/氧化纖維素納米纖維止血海綿具有形狀記憶性能。海綿中的納米纖維形成了兩種不同的孔壁結(jié)構(gòu)：如圖1(b)所示，一種是殼聚糖納米纖維糾纏形成的孔壁結(jié)構(gòu)，另一種是氧化纖維素納米纖維在殼聚糖納米纖維骨架上聚集，氧化纖維素納米纖維通過靜電相互作用在殼聚糖納米纖維骨架上聚集，通過氫鍵交聯(lián)成膜，填充了部分孔洞。這些填充膜像孔壁一樣，在海綿受到壓縮和回復的過程中起到支撐作用，并能有效防止因液體浸入而導致的塌陷；而殼聚糖納米纖維形成的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，通過京尼平與殼聚糖交聯(lián)形成的化學交聯(lián)點連接著纖維，這些交聯(lián)點使得纖維能夠通過其柔性形變恢復原始形態(tài)，同時，未通過交聯(lián)點連接的纖維則可以通過相互之間的滑移來耗散壓縮時產(chǎn)生的應力，確?？锥唇Y(jié)構(gòu)在壓縮過程中不會崩塌。因此，在多種因素(不同尺度的孔洞結(jié)構(gòu)、靜電相互作用和化學交聯(lián))的共同作用下，這種納米纖維海綿在受到壓縮和液體激發(fā)的回復過程中能夠迅速保持其孔洞結(jié)構(gòu)的完整性，從而展現(xiàn)出優(yōu)異的壓縮回復形狀記憶性能。

21、當上述酸氛圍下高效交聯(lián)的殼聚糖/氧化纖維素形狀記憶止血海綿應用于大出血傷口場景時，其優(yōu)勢表現(xiàn)得尤為突出。首先，由于海綿具有多孔結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)帶來的毛細效應使其能夠迅速吸收血液，從而迅速聚集大量血細胞和凝血因子。這些血細胞和凝血因子的聚集是激活人體凝血級聯(lián)反應的關(guān)鍵步驟，對于止血至關(guān)重要。

22、此外，海綿的另一個顯著特點是其優(yōu)異的形狀記憶性能。在填充到出血傷口處之前，海綿可以預先壓縮成較小的體積，便于攜帶和操作。一旦填充在傷口處，海綿會迅速吸收血液并從壓縮形態(tài)回復到原始形態(tài)。這一過程中，海綿的膨脹不僅為血液和血細胞提供了更多的容納空間，進一步促進了血細胞和凝血因子的聚集，從而加速了人體凝血級聯(lián)的激活；同時，海綿的形狀恢復也能有效地填充傷口處，封堵出血點，阻止血液的進一步流失。

23、綜上所述，這種酸氛圍下高效交聯(lián)的殼聚糖/氧化纖維素形狀記憶止血海綿通過其獨特的多孔結(jié)構(gòu)和形狀記憶性能，實現(xiàn)了大量吸收血液和封堵傷口的雙重止血策略。這一策略不僅加速了不可壓縮傷口的止血過程，而且為醫(yī)療急救提供了一種高效、可靠的止血材料。

24、有益效果

25、(1)本發(fā)明的一種納米纖維形狀記憶止血海綿的制備方法，通過酸氛圍下殼聚糖納米纖維的溶解暴露大量氨基與京尼平反應，同時氨基質(zhì)子化后與氧化纖維素納米纖維之間產(chǎn)生靜電偶聯(lián)作用，在海綿中形成雙重交聯(lián)網(wǎng)絡，有效提高了殼聚糖/氧化纖維素納米纖維海綿的交聯(lián)效率；

26、(2)本發(fā)明的一種納米纖維形狀記憶止血海綿，納米纖維之間通過化學交聯(lián)以及靜電偶聯(lián)形成雙重交聯(lián)網(wǎng)絡，賦予了納米纖維止血海綿形狀記憶性能，使其壓縮后在血液中形狀回復率在3～11s內(nèi)可達79～90％；

27、(3)本發(fā)明的一種納米纖維形狀記憶止血海綿，具有更高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和形狀記憶性能，可用于不可壓縮傷口的快速止血；其作用于傷口時能夠通過吸收血液以及傷口滲出液等恢復原始形貌，從而有效封堵出血部位，大幅減少出血量，提高不可壓縮傷口的止血效率。