CN116370697A - 一种凝胶海绵材料及其制备方法、使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种凝胶海绵材料及其制备方法、使用方法，属于医用材料领域，制备步骤包括，将羧甲基壳聚糖、阴离子聚电解质、双键物料溶于水中形成前驱体溶液，加入引发剂和交联剂，置于低温环境中凝结成冰块，解冻至室温，用醋酸熏蒸固液混合物，再用叔丁醇置换溶剂水，冷冻干燥后得到凝胶海绵材料。本发明在冰冻中使溶质在晶界处浓缩并交联形成大孔结构，后续在大孔结构内完成离子交联网络的形成，在离子交联网络形成后，孔洞更小，且在冷冻干燥过程中使用了一定浓度的叔丁醇溶液作为冷冻溶剂，减小了冰晶的尺寸，保留了海绵的独特微观结构，解决了常规的羧甲基壳聚糖混合阴离子聚电解质海绵力学性能差、吸液速率慢的问题。

Description

一种凝胶海绵材料及其制备方法、使用方法

技术领域

本发明涉及一种凝胶海绵材料及其制备方法、使用方法，属于医用材料领域。

背景技术

创伤引起的失控出血会导致诸如血压下降、体温过低、细菌感染，甚至休克等各种并发症。常见的止血材料通常是绷带和纱布敷料，通过直接压迫止血。在吸收血液或组织液后，绷带和纱布敷料容易受到细菌感染，不利于伤口愈合，且无法适应不规则的伤口和深而窄的伤口。因此，急需开发一类适应不同止血环境（各类伤口）和利于创面修复的材料。

近年来，海绵材料被设计用于各类大出血的止血治疗。海绵材料具有极高的孔隙率，有利于快速吸收伤口处渗出的血液。海绵材料还具有极大的比表面积，有利于吸附并聚集血液中的血细胞，促进血液凝结。并且，海绵材料特有的形状恢复性能为处理某些异常伤口提供优势，例如在压缩状态下施加到不规则及不可压缩性伤口中，使其快速膨胀并完全接触不规则出血的伤口。基于以上特性，海绵在快速止血方面具有广阔的前景。

水凝胶材料具有良好的生物相容性和柔韧性，作为创面修复材料可以为伤口提供一个利于组织再生的湿润环境，并且能够阻挡外界微生物的侵入。水凝胶滑弹的特性有利于解决伤口结痂的问题，避免了伤口的二次破坏。

天然高分子聚合物，由于其糖链上存在大量活性官能团，如氨基、羧基和羟基等，具有良好的生物相容性、吸液性和环境敏感性。壳聚糖，作为自然界中存在的唯一带正电的天然多糖，来源广泛，价格低廉，因其存在大量的活性氨基和羟基，使其具有良好的抑菌性能和止血性能。壳聚糖及其水溶性衍生物羧甲基壳聚糖常用于与带负电的天然多糖通过静电相互作用形成聚电解质材料，该聚电解质材料具有良好的抗菌性能和生物相容性以及优异的血细胞粘附性能，常用于止血治疗和后续的创面修复。

常规的壳聚糖基海绵制备方法为：通过调节前驱体溶液的pH值，使带正电的聚阳离子电解质和带负电的阴离子聚电解质形成静电相互作用，从而形成具有离子交联网络的水凝胶，随后将形成的水凝胶冷冻干燥去除溶剂组分，从而形成多孔结构的海绵。而在上述的壳聚糖基材料冷冻干燥步骤中，溶剂水会形成较大的冰晶结构，从而在一定程度上破坏了水凝胶中的离子交联网络，使冻干的海绵力学性能下降，形状恢复性能变差。为了抑制这些问题，通常的做法是提高前驱体溶液中聚阳离子电解质和阴离子聚电解质的浓度，从而提高壳聚糖基海绵的固含量，但又会使得壳聚糖基海绵吸液速率慢、吸液率低、血细胞粘附性能差。这极大地限制壳聚糖基材料在止血方面的应用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种凝胶海绵材料及其制备方法和使用方法，使壳聚糖基海绵既具有较低的固含量，又具有良好的形状恢复能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

第一方面，本申请提供一种凝胶海绵材料的制备方法，包括以下步骤：

将羧甲基壳聚糖、阴离子聚电解质、双键物料溶于水中形成前驱体溶液；

往所述前驱体溶液中加入引发剂和交联剂，置于低温环境中凝结成冰块；

解冻所述冰块至室温，得到固液混合物；

用醋酸熏蒸所述固液混合物，得到第一凝胶；

用叔丁醇置换所述第一凝胶中的水，得到第二凝胶；

冷冻干燥所述第二凝胶得到所述凝胶海绵材料。

本申请提供的凝胶海绵材料的制备方法将前驱体溶液放置在溶剂水的结晶点温度以下，溶剂水会结晶，而溶质在溶剂的晶界处析出并富集，在原料浓度较低时仍能形成交联网络，因此双键物料在冰冻环境中交联形成具有大孔结构的共价交联网络。在前驱体溶液固含量相同的情况下，此种方法形成的材料的力学性能会比直接在溶液中反应的共价交联网络的力学性能更好。在解冻过程中，晶界处的阴离子聚电解质和羧甲基壳聚糖溶于共价交联网络空隙中，在完全解冻后再用醋酸熏蒸，供给阴离子聚电解质和羧甲基壳聚糖形成离子交联网络的空间为共价交联网络的大孔，限制了离子交联网络的尺寸，在离子交联网络形成后，第一凝胶中的空隙小于共价交联网络的空隙。最后用叔丁醇置换部分或全部溶剂水，使得第二凝胶在冷冻干燥后仍能保留小空隙，保留了独特微观结构，所得的凝胶海绵材料比一般的凝胶海绵材料吸液能力更强，形状恢复能力更好。

进一步地，所述阴离子聚电解质选自海藻酸盐、透明质酸钠、卡拉胶、羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、羧甲基可得然胶、羧甲基茯苓多糖中的一种，具有良好的生物相容性。

更进一步地，所述双键物料为经过甲基丙烯酸酐改性的所述阴离子聚电解质。

如果额外加入双键单体，人工合成的单体在聚合反应后不会完全聚合，会有小分子残留，存在细胞毒性。此外，本发明的主要目是用低固含量的前驱体溶液形成具有良好形状恢复能力的凝胶海绵，而形成凝胶靠的是阴离子聚电解质和羧甲基壳聚糖形成离子交联网络，额外加入双键单体则又增加了固含量。对阳离子聚电解质或阴离子聚电解质进行双键改性，既可使前驱体溶液具有在冰冻环境中共价交联的能力，又不额外增加固含量，还具有良好的生物相容性。而作为阳离子聚电解质的壳聚糖已经为适应水溶性作了羧甲基改性，较难再进行双键接枝改性，利用甲基丙烯酸酐改性阴离子聚电解质（下文有时称为改性阴离子聚电解质），更容易实施，也不影响体系的水溶性。

更进一步地，按质量计，在所述前驱体溶液中，所述双键物料的用量为：每100份水加入0.2份-2份所述双键物料。

采用如此低浓度（例如0.2%）的改性阴离子聚电解质在室温下无法固化，而本发明在冰冻环境下使改性阴离子聚电解质在晶界处富集，能以较低的浓度构建力学性能较好的共价交联网络，能够以低固含量的前驱体溶液最终制成凝胶海绵。并且，由于如此低浓度的改性阴离子聚电解质无法在室温下提前固化，使得共价交联网络的大孔与冰晶尺寸相关，即供给阴离子聚电解质和羧甲基壳聚糖形成离子交联网络的空间大小容易控制。

进一步地，按质量计，在所述前驱体溶液中，所述双键物料与所述阴离子聚电解质的用量之和与所述羧甲基壳聚糖的用量相等。有利于改性和未改性的阴离子聚电解质都充分与羧甲基壳聚糖通过静电相互作用形成第一凝胶，用尽可能低固含量的前驱体溶液形成凝胶海绵材料。

进一步地，按质量计，在所述前驱体溶液中，所述羧甲基壳聚糖的用量为：每100份水加入0.5份-4份所述羧甲基壳聚糖。

进一步地，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钙；在所述往所述前驱体溶液中加入引发剂和交联剂的步骤中，还同时加入了N,N,N',N'-四甲基乙二胺。

过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钙在冰冻环境下较难产生自由基，加入N,N,N',N'-四甲基乙二胺有助于双键物料在冰冻环境下聚合、交联。

进一步地，在所述解冻所述冰块至室温的步骤前，维持所述冰块在所述低温环境中保温12h-72h。结冰是为了在晶界出富集溶质，使低浓度的溶质在晶界处富集，冰冻12h-72有利于形成力学性能较好的共价交联网络框架。

第二方面，本申请提供一种凝胶海绵材料，由第一方面所述的凝胶海绵材料的制备方法制成。具有较高的吸液倍率和较快的吸液速率，明显优于棉纱布、明胶海绵和常规的壳聚糖基海绵，可配合药剂用于止血后的组织修复。该凝胶海绵材料的力学性能和形状恢复能力也明显强于常规的羧甲基壳聚糖混合阴离子聚电解质形成的海绵。

第三方面，本申请提供一种凝胶海绵材料的使用方法，将第二方面所述的凝胶海绵材料涂敷到伤口上，或填充、注射到伤口中。除了能够减少血液流失外，还可以支撑创口，避免了压迫止血治疗过程中的二次损伤，便于患处后续的治疗和恢复。

本发明的有益效果是：本发明在冰冻环境下，使溶质在晶界处浓缩并交联形成大孔结构，后续在大孔结构内完成阴离子聚电解质和羧甲基壳聚糖的交联，限制了离子交联网络的尺寸，在离子交联网络形成后，第一凝胶中的空隙小于共价交联网络的空隙，并在冷冻干燥过程中使用了一定浓度的叔丁醇溶液作为冷冻溶剂，减小了冰晶的尺寸，保留了海绵的独特微观结构，解决了常规的羧甲基壳聚糖混合阴离子聚电解质海绵力学性能差、吸液速率慢的问题。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1是对比例2、实施例6、实施例5、实施例7和实施例2所得凝胶海绵的扫描电镜图。

图2是对比例1、实施例1至4所得凝胶海绵的扫描电镜图。

图3是对比例1、实施例1至4所得凝胶海绵的吸液保液能力测试结果图。

图4是对比例1、实施例1至4所得凝胶海绵的凝血指数测试结果图。

图5是对比例1、实施例2和实施例4所得凝胶海绵用于大鼠内脏穿孔止血的测试结果图。

图6是本申请实施例提供的一种凝胶海绵材料的制备方法及使用方法流程图。

具体实施方式

现有技术中，为了增强凝胶海绵的力学性能，也有采用共价、离子双交联的研究，但固含量较高，对于止血海绵而言，吸液后体积变化很小，密度（固含量）越小，吸收的血液越多越快，止血效果越好。常规的多糖材料海绵制备时，先在室温形成水凝胶再冻干成海绵，其力学性能在很大程度上取决于固含量的多少，固含量越高，力学性能越好。如果固含量高，除了吸液速率慢、吸液率低之外，还难以通过注射的方式施加到伤口中，只能敷在伤口上。现有技术中也有研究先离子交联，注射入伤口中再诱发原位共价交联，然而，注射入伤口中后，紫外光难以照射到深处，较难诱发原位自由基聚合，而且，在体内引发自由基聚合容易引起炎症，原位交联的程度难以控制，不像常规凝胶海绵明确了软硬度才注入人体组织内。

参照图6，本申请实施例提供一种凝胶海绵材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将羧甲基壳聚糖、阴离子聚电解质、双键物料溶于水中形成前驱体溶液。

S2：往前驱体溶液中加入引发剂和交联剂，置于低温环境（0℃至-80℃）中直至凝结成冰块。

S3：解冻冰块至室温，得到固液混合物。

S4：用醋酸熏蒸固液混合物，得到第一凝胶。

S5：用叔丁醇置换第一凝胶中的水，得到第二凝胶。

S6：冷冻干燥第二凝胶得到凝胶海绵材料。

步骤S2将前驱体溶液放置在溶剂水的结晶点温度以下，溶剂水会结晶，而溶质在溶剂的晶界处析出并富集，在原料浓度较低时仍能形成交联网络，因此双键物料在冰冻环境中交联形成具有大孔结构的共价交联网络。步骤S4中，晶界处的阴离子聚电解质和羧甲基壳聚糖溶于共价交联网络空隙中，在完全解冻后再用醋酸熏蒸，供给阴离子聚电解质和羧甲基壳聚糖形成离子交联网络的空间为共价交联网络的大孔，限制了离子交联网络的尺寸，在离子交联网络形成后，第一凝胶中的空隙小于共价交联网络的空隙。步骤S5用叔丁醇水溶液置换部分或全部溶剂水，使得步骤S6后仍能保留小空隙，保留了独特微观结构，所得的凝胶海绵材料比一般的凝胶海绵材料吸液能力更强，形状恢复能力更好。

利用本发明，不仅可以降低固含量，还能增加力学性能，尤其是形状恢复能力。步骤S1用水作为冷冻溶剂，水结晶产生的晶体大，双键物料在晶界处交联，解冻会形成大孔结构，且由于晶界面积小，形成的框架力学性能好。步骤S4中，阴离子聚电解质和羧甲基壳聚糖会依附于原本的共价交联网络框架并填充于上文所说的大孔结构中，形成更小的静电相互作用形成的微结构（离子交联网络），后续使用叔丁醇置换溶剂水，可以减小冰晶的尺寸，能够保护这种微结构。如果不使用叔丁醇置换，醋酸熏蒸产生的比大孔结构更小的微结构会在步骤S6中被冰晶挤压到原本的大孔结构的内壁上，无法维持微结构至形成海绵。

具体地，前驱体溶液浇筑在塑料培养皿中，经过步骤S2和步骤S3后，放置于带隔板的玻璃干燥器中，干燥器的底部盛有冰醋酸溶液，在室温下，底部的醋酸分子挥发并充盈整个干燥器，透过材料表面，进入材料内部，将羧甲基壳聚糖分子上的氨基质子化，从而实现与阴离子聚电解质的结合。由于大量的质子化氨基的存在，使得海绵具有优异的血细胞粘附性能和抗菌性能，在快速止血后还能用于创伤的愈合。

由本发明得到的凝胶海绵材料可应用于各类止血和伤口愈合场景。例如：

（1）可配合一定的压力用于常规的表层皮肤伤口的局部外出血及后续的创面修复。

（2）可作为填充材料填充到贯穿型伤口中，在减少血液流失，吸收渗出的组织液的同时，抑制伤口发炎，减小感染的机率。

（3）可以通过注射器注入较深伤口的动脉缺损中，减少治疗主体的动脉血液喷溅。

（4）向内脏创伤内注射该海绵材料，不仅能够快速止血，减少出血量，还可以支撑内脏创口的形态和结构，避免了治疗过程中的二次损伤，便于患处后续的治疗和恢复。在应对治疗主体的内脏不可压缩性创伤的大出血时有良好的表现。

对比例1

将1份海藻酸钠和1份羧甲基壳聚糖加入100份去离子水中，搅拌至充分溶解。将溶液置于醋酸氛围中熏蒸4小时。将所得凝胶海绵混合物置于纯叔丁醇中浸泡2小时，随后取出冷冻干燥，得到成品凝胶海绵CM1。

实施例1

将0.8份海藻酸钠、0.2份甲基丙烯酸酐改性的海藻酸钠和1份羧甲基壳聚糖加入100份去离子水中，搅拌至充分溶解。向上述溶液中添加0.04份过硫酸铵和0.04份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，以及0.05份N,N,N’,N’-四甲基乙二胺，并搅拌形成均匀的溶液。将溶液倾倒入底部平整的模具中，放入-20℃的冰箱中冷冻24小时，随后取出置于室温解冻过夜，最后置于醋酸氛围中熏蒸4小时。将所得第一凝胶置于纯叔丁醇中浸泡2小时，随后取出冷冻干燥，得到成品凝胶海绵CM2。

实施例2

将0.5份海藻酸钠、0.5份甲基丙烯酸酐改性的海藻酸钠和1份羧甲基壳聚糖加入100份去离子水中，搅拌至充分溶解。向上述溶液中添加0.04份过硫酸铵和0.04份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，以及0.05份N,N,N’,N’-四甲基乙二胺，并搅拌形成均匀的溶液。将溶液倾倒入底部平整的模具中，放入-20℃的冰箱中冷冻24小时，随后取出置于室温解冻过夜，最后置于醋酸氛围中熏蒸4小时。将所得第一凝胶置于纯叔丁醇中浸泡2小时，随后取出冷冻干燥，得到成品凝胶海绵CM3。

实施例3

将0.2份海藻酸钠、0.8份甲基丙烯酸酐改性的海藻酸钠和1份羧甲基壳聚糖加入100份去离子水中，搅拌至充分溶解。向上述溶液中添加0.04份过硫酸铵和0.04份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，以及0.05份N,N,N’,N’-四甲基乙二胺，并搅拌形成均匀的溶液。将溶液倾倒入底部平整的模具中，放入-20℃的冰箱中冷冻24小时，随后取出置于室温解冻过夜，最后置于醋酸氛围中熏蒸4小时。将所得第一凝胶置于纯叔丁醇中浸泡2小时，随后取出冷冻干燥，得到成品凝胶海绵CM4。

实施例4

将1份甲基丙烯酸酐改性的海藻酸钠和1份羧甲基壳聚糖加入100份去离子水中，搅拌至充分溶解。向上述溶液中添加0.04份过硫酸铵和0.04份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，以及0.05份N,N,N’,N’-四甲基乙二胺，并搅拌形成均匀的溶液。将溶液倾倒入底部平整的模具中，放入-20℃的冰箱中冷冻24小时，随后取出置于室温解冻过夜，最后置于醋酸氛围中熏蒸4小时。将所得第一凝胶置于纯叔丁醇中浸泡2小时，随后取出冷冻干燥，得到成品凝胶海绵CM5。

实施例5

将0.5份海藻酸钠、0.5份甲基丙烯酸酐改性的海藻酸钠和1份羧甲基壳聚糖加入100份去离子水中，搅拌至充分溶解。向上述溶液中添加0.04份过硫酸铵和0.04份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，以及0.05份N,N,N’,N’-四甲基乙二胺，并搅拌形成均匀的溶液。将溶液倾倒入底部平整的模具中，放入-80℃的冰箱中冷冻24小时，随后取出置于室温解冻过夜，最后置于醋酸氛围中熏蒸4小时。将所得第一凝胶置于质量分数为10%的叔丁醇水溶液中浸泡2小时，随后取出冷冻干燥，得到成品凝胶海绵CM6。

对比例2

将0.5份海藻酸钠、0.5份甲基丙烯酸酐改性的海藻酸钠和1份羧甲基壳聚糖加入100份去离子水中，搅拌至充分溶解。向上述溶液中添加0.04份过硫酸铵和0.04份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，以及0.05份N,N,N’,N’-四甲基乙二胺，并搅拌形成均匀的溶液。将溶液倾倒入底部平整的模具中，放入-20℃的冰箱中冷冻24小时，随后取出置于室温解冻过夜，最后置于醋酸氛围中熏蒸4小时，随后取出冷冻干燥，得到成品凝胶海绵CM7。

实施例6

将0.5份海藻酸钠、0.5份甲基丙烯酸酐改性的海藻酸钠和1份羧甲基壳聚糖加入100份去离子水中，搅拌至充分溶解。向上述溶液中添加0.04份过硫酸铵和0.04份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，以及0.05份N,N,N’,N’-四甲基乙二胺，并搅拌形成均匀的溶液。将溶液倾倒入底部平整的模具中，放入-20℃的冰箱中冷冻24小时，随后取出置于室温解冻过夜，最后置于醋酸氛围中熏蒸4小时。将所得第一凝胶置于质量分数为2.5%的叔丁醇水溶液中浸泡2小时，随后取出冷冻干燥，得到成品凝胶海绵CM8。

实施例7

将0.5份海藻酸钠、0.5份甲基丙烯酸酐改性的海藻酸钠和1份羧甲基壳聚糖加入100份去离子水中，搅拌至充分溶解。向上述溶液中添加0.04份过硫酸铵和0.04份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，以及0.05份N,N,N’,N’-四甲基乙二胺，并搅拌形成均匀的溶液。将溶液倾倒入底部平整的模具中，放入-20℃的冰箱中冷冻24小时，随后取出置于室温解冻过夜，最后置于醋酸氛围中熏蒸4小时。将所得第一凝胶置于质量分数为50%的叔丁醇水溶液中浸泡2小时，随后取出冷冻干燥，得到成品凝胶海绵CM9。

实施例8

将0.5份透明质酸钠、0.5份双键改性的透明质酸钠和1份羧甲基壳聚糖加入100份去离子水中，搅拌至充分溶解。向上述溶液中添加0.04份过硫酸钾和0.04份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，以及0.05份N,N,N’,N’-四甲基乙二胺，并搅拌形成均匀的溶液。将溶液倾倒入底部平整的模具中，放入-20℃的冰箱中冷冻12小时，随后取出置于室温解冻过夜，最后置于醋酸氛围中熏蒸8小时。将所得第一凝胶置于纯叔丁醇中浸泡2小时，随后取出冷冻干燥，得到成品凝胶海绵CM10。

实施例9

将0.25份羧甲基纤维素钠、0.25份双键改性的羧甲基纤维素钠和0.5份羧甲基壳聚糖加入100份去离子水中，搅拌至充分溶解。向上述溶液中添加0.04份过硫酸钙和0.04份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，以及0.05份N,N,N’,N’-四甲基乙二胺，并搅拌形成均匀的溶液。将溶液倾倒入底部平整的模具中，放入-20℃的冰箱中冷冻72小时，随后取出置于室温解冻过夜，最后置于醋酸氛围中熏蒸2小时。将所得第一凝胶置于质量分数为10%的叔丁醇水溶液中浸泡2小时，随后取出冷冻干燥，得到成品凝胶海绵CM11。

实施例10

将1份卡拉胶、1份双键改性的卡拉胶和2份羧甲基壳聚糖加入100份去离子水中，搅拌至充分溶解。向上述溶液中添加0.04份过硫酸钾和0.04份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，以及0.05份N,N,N’,N’-四甲基乙二胺，并搅拌形成均匀的溶液。将溶液倾倒入底部平整的模具中，放入-20℃的冰箱中冷冻48小时，随后取出置于室温解冻过夜，最后置于醋酸氛围中熏蒸1小时。将所得第一凝胶置于质量分数为10%的叔丁醇水溶液中浸泡2小时，随后取出冷冻干燥，得到成品凝胶海绵CM12。

实施例11

将2份羧甲基可得然胶、2份双键改性的羧甲基可得然胶和4份羧甲基壳聚糖加入100份去离子水中，搅拌至充分溶解。向上述溶液中添加0.04份过硫酸钙和0.04份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，以及0.05份N,N,N’,N’-四甲基乙二胺，并搅拌形成均匀的溶液。将溶液倾倒入底部平整的模具中，放入-20℃的冰箱中冷冻60小时，随后取出置于室温解冻过夜，最后置于醋酸氛围中熏蒸8小时。将所得第一凝胶置于质量分数为10%的叔丁醇水溶液中浸泡2小时，随后取出冷冻干燥，得到成品凝胶海绵CM13。

图1为对比例2、实施例6、实施例5、实施例7和实施例2所得凝胶海绵的扫描电镜图片，从中可以看出，当冷冻干燥时溶液为去离子水时，形成了大孔海绵结构，而冷冻干燥时溶液为叔丁醇溶液时，孔内的微观结构保持完好。

图2为对比例1、实施例1至4所得凝胶海绵的扫描电镜图片。实施例1至3冷冻凝胶海绵的微观形貌为层状孔结构，这得益于静电相互作用形成的离子交联网络充斥于共价交联网络。而实施例4海绵的微观结构为多孔厚壁结构，这样的结构差异可能源于羧甲基壳聚糖依附于改性阴离子聚电解质网络形成的静电相互作用。

对比例1、实施例1至4所得凝胶海绵的吸液保液能力如图3所示，图3a示出冷冻凝胶的吸液倍率（以质量计）与时间的关系；图3b是凝胶海绵材料在水中平衡两小时后的吸液倍率，以及继续在1500rpm的转速下离心后剩余的吸液倍率。从图3可见，海绵的吸液速率随着改性阴离子聚电解质含量的增加而增加。实施例4所得的CM5，1分钟时的吸液倍率即可达到海绵总质量的40倍左右，这主要是由海绵CM5中的大孔结构导致的毛细现象造成的。而对比例1海绵CM1在1分钟时的吸液倍率为20倍左右。在阴离子聚电解质与改性阴离子聚电解质的总质量相等的情况下，海绵的保液能力随着改性阴离子聚电解质含量的增加而下降，这与材料的凝胶海绵结构转变有关。该止血海绵在吸收血液后会形成凝胶海绵复合结构，这一结构赋予了该止血海绵良好保液能力，有效避免了止血过程中血液的渗出。

对比例1、实施例1至4所得凝胶海绵的凝血指数如图4所示，凝血指数是用试验材料吸收血液，一定时间后再用去离子水冲洗，测量冲洗后的去离子水的吸光度，凝血指数越小，凝血能力越强。从图4可以看出，凝胶海绵的凝血指数随着改性阴离子聚电解质占比的增加而急剧下降，其中实施例4、实施例5的凝血指数小于2%，这远远小于棉纱（Gauze）的31.76%。极低的凝血指数表明该凝胶海绵具有良好的全血凝结能力，可作为可注射海绵用于不可压缩伤口的止血治疗。

采用雌性SD大鼠的肝脏穿孔模型来表征凝胶海绵的体内止血效果如图5所示，图5a表示止血治疗后的血液损失量，图5b表止血治疗后到完全止血的时间，相较于空白对照组Blank，进行可注射海绵治疗的实验组的模型止血时间有效缩短，从空白组的62 s 减少到了3 s，伤口的大出血情况得到了有效改善，从空白组的701.4 mg 减少到了40 mg。实验表明，该可注射止血海绵具有良好的体内止血性能。

本申请实施例中的止血海绵吸液速率快，吸液倍率高，保液能力良好，其应用范围远远大于棉纱布、明胶海绵和常规的壳聚糖基海绵。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”“某些实施方式”“示意性实施方式”“示例”“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种凝胶海绵材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将羧甲基壳聚糖、阴离子聚电解质、双键物料溶于水中形成前驱体溶液；

往所述前驱体溶液中加入引发剂和交联剂，置于低温环境中凝结成冰块；

解冻所述冰块至室温，得到固液混合物；

用醋酸熏蒸所述固液混合物，得到第一凝胶；

用叔丁醇置换所述第一凝胶中的水，得到第二凝胶；

冷冻干燥所述第二凝胶得到所述凝胶海绵材料。

2.根据权利要求1所述的凝胶海绵材料的制备方法，其特征在于，所述阴离子聚电解质选自海藻酸盐、透明质酸钠、卡拉胶、羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、羧甲基可得然胶、羧甲基茯苓多糖中的一种。

3.根据权利要求2所述的凝胶海绵材料的制备方法，其特征在于，所述双键物料为经过甲基丙烯酸酐改性的所述阴离子聚电解质。

4.根据权利要求3所述的凝胶海绵材料的制备方法，其特征在于，按质量计，在所述前驱体溶液中，所述双键物料的用量为：每100份水加入0.2份-2份所述双键物料。

5.根据权利要求3所述的凝胶海绵材料的制备方法，其特征在于，按质量计，在所述前驱体溶液中，所述双键物料与所述阴离子聚电解质的用量之和与所述羧甲基壳聚糖的用量相等。

6.根据权利要求1所述的凝胶海绵材料的制备方法，其特征在于，按质量计，在所述前驱体溶液中，所述羧甲基壳聚糖的用量为：每100份水加入0.5份-4份所述羧甲基壳聚糖。

7.根据权利要求1所述的凝胶海绵材料的制备方法，其特征在于，所述引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾或过硫酸钙；在所述往所述前驱体溶液中加入引发剂和交联剂的步骤中，还同时加入了N,N,N',N'-四甲基乙二胺。

8.根据权利要求1所述的凝胶海绵材料的制备方法，其特征在于，在所述解冻所述冰块至室温的步骤前，维持所述冰块在所述低温环境中保温12h-72h。

9.一种凝胶海绵材料，其特征在于，由权利要求1至8任一项所述的凝胶海绵材料的制备方法制成。

10.一种凝胶海绵材料的使用方法，其特征在于，将权利要求9所述的凝胶海绵材料涂敷到伤口上，或填充、注射到伤口中。

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