壳聚糖即型水凝胶的理化性质、止血功能和生物相容性研究

游离暴露出肝脏左叶 , 用组织剪在距肝尖 ０ ． ５ cm 处 剪 除肝脏组织 , 形 成 肝 脏 损 伤 出 血 创 面, 自由出血 １０ s
２ ４ ％; ５ 级, ０ ％. ２． ４． ２ 壳聚糖水凝胶的体内降解性
细胞 毒 性 分 级 : ０ 级, RGR ≥ １ ００ ％ ; １ 级, ７５％ ~ ９ ９ ％; ２ 级, ５ ０ ％~ ７ ４ ％ ; ３ 级, ２ ５ ％ ~４ ９ ％; ４ 级, １％~ 无菌条件下将经 ０ ． ２ ２ μm 滤膜过滤除菌的水凝胶 裁切成 ０ ． ５ cm × ０ ． ５ cm 的 小 块 . 选 择 大 鼠 左 腿 肌 肉 化, 并取植入部位 组 织 固 定 , 切 片 HE 染 色 , 光学显微 镜下观察炎症反应大小 , 评价水凝胶的组织相容性 .
２０] .水 凝 胶 在 动 吸 收 峰 以 及 弯 曲 振 动 吸 收 峰[
为植入点 , 每只大鼠植 入 １ 块 水 凝 胶 . 在 植 入 后 １ , ２, , , ３ 周 分别随机处死 ６ 只大鼠 观察植入部位组织变 ２． ５ 统计学数据处理 数据分析 中 的 检 验 以 及 单 因 素 方 差 分 析 均 使 用
系统均有较大的研究潜力
. 即型水凝胶作为创面止血材料 、 载药缓控释
[ ４- ７ ]
６, ８- １ ０ ] , 酸类 、 聚乙烯 醇 类 等 人 工 合 成 材 料 [ 虽然其机械
目前医用水凝胶领域的主流研究材料仍是聚丙烯
.
性能优于天然材 料 , 但人工合成材料的生物相容性和 生物安全性风险一直是难以逾越的技术难点 . 研究者 在努力提高人工 合 成 材 料 的 生 物 相 容 性 的 同 时 , 也从 未停止寻找更 合 适 的 天 然 生 物 材 料 制 备 水 凝 胶 近年来 , 壳聚糖 及 其 衍 生 物 因 其 特 定 的 理 化 性 质 和 生 物活性受到生物 医 用 材 料 领 域 的 关 注 , 其止血愈创效
傅里叶 变 换 红 外 光 谱 仪 , Nicolet , Nexus-４ ７ ０ 型 ;
DOI : １０． ３ ９ ６ ９/ issn． １ ００ １-９ ７ ３ １ ． ２０１４． ０９． ０１４ j．
即型水凝 胶 ( 又称原位 in situ formin g h y dro g el ) 水凝 胶 , 因 其 具 有 柔 软、 湿 润、 通 透 性 好、 生物相容性 好、 可生物降解吸收等特点 , 已经广泛应用于生物医药 领域
/伤口 ) , 纤维蛋白胶止血 ( 实验组使用壳聚糖水 ０． ２ mL /伤口 ) , 凝胶止血 ( 记录每只大鼠的止血时间以 ０． ２ mL ２． ４ 壳聚糖水凝胶的初步生物相容性评价 ２． ４． １ 壳聚糖水凝胶的细胞毒性测定 及出血量 .
卷 ２ ０ １ ４ 年第 ９ 期 ( ４５)
/mL 的 比 例 将 经 ０ ． 无菌条 件 下 , 按照 ０． ２ g ２ ２ μm 滤膜过滤除菌的水凝胶加入细 胞 培 养 液 中 , ３７ ℃下浸 提 ２ ４ h . 取对数生长期的 L９ ２ ９ 成纤维细胞 , 调节细胞 ４ 浓度为 ５ ． 接种于 ９ ６ 孔细胞培养板 . 细胞 ０ × １ ０ /mL , 培养 ２ ４ h ( 后, 将培养液换成水凝胶浸 ３ ７ ℃, ５ ％CO ２ ) 提液 . 设立 正 常 对 照 组 , 空 白 对 照 组, 每组 ６ 个平行 孔 . 培 养 ４８ , ９６ h 时倒置显微镜下观察细胞生长情 况, 并用 MTT 法测定 ４ ９ ２ nm 处 光 吸 收 值 ( 计 OD 值 ) . 计算公式为 算细胞相对增殖率 ( RGR )
宋福来 等 : 壳聚糖即型水凝胶的理化性质 、 止血功能和生物相容性研究
文章编号 : １ ００ １-９ ７ ３ １ ( ２０ １ ４) ０ ９-０ ９ ０ ６ ５-０ ５
０９０６５
壳聚糖即型水凝胶的理化性质 、 止血功能和生物相容性研究
宋福来 １ , 邵 凯１ , 刘万顺 １ , 韩宝芹 １ , 马海楠 ２
式为
０９０６６
W s －W d 溶胀率 ( SR ) ＝ × １ ００ ％ Ws ２． ２． ６ 壳聚糖水凝胶的 p H 值测定 将壳聚糖水凝胶打入到蒸馏水中 , 配制成 １ ％ ( 质 量分数 ) 的壳聚糖水凝胶混悬液 , 搅拌混合 ３ ０ min 后 ,
用 p H 计测定其 p H 值 . ２． ３ 壳聚糖水凝胶对大鼠肝脏损伤模型的止血 取 ３ ０ 只大 鼠 随 机 分 为 空 白 对 照 组 、 纤维蛋白胶 组、 壳聚糖水凝 胶 组 , 每 组 １ ０ 只. 大 鼠 腹 腔 注 射 戊 巴 / 比妥钠 ( 麻 醉, 腹 部 剃 毛 消 毒, 开腹后 ３ ０ mg kg 体 重 ) 后, 用灭菌纱布或棉球将肝脏创面的血液擦去 , 即刻进 行止血处理 , 空白组不使用止血材料 , 阳性对照组使用 细胞增殖率 ( RGR ) ％＝
２ 材料方法
ห้องสมุดไป่ตู้
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( 中国海洋大学 海洋生命学院 , 山东 青岛 ２ ６ ６ ００ ３ ; 青岛博益特生物材料有限公司 , 山东 青岛 ２ ６ ６ １ ０ １ ) １． ２． 摘 要: 通过红外光谱和 报道了壳聚糖即型水凝胶 , 扫描电镜对该水 凝 胶 进 行 了 结 构 分 析 与 表 征 , 测定了 其基本理化性质 , 并探讨了其止血功能和生物安全性 . 该水凝胶的红外 光 谱 证 实 了 西 弗 碱 反 应 的 发 生 , 证明 该水凝胶 是 由 羟 丙 基 壳 聚 糖 和 改 性 海 藻 酸 钠 交 联 而 成; SEM 照片显示该水凝胶的骨架是连续 均 一 的 蜂 窝 状 网 络 结 构; 该 水 凝 胶 成 胶 迅 速, 最短成胶时间为 /cm , 凝胶强度约为 ５ ０ g 溶胀率约为 １ ４ ． １ ０ s, ７ ％, pH 值为 ７ ． 壳 ５ . 在大鼠肝脏损伤出血模型的止血实验中 ,
为壳聚糖 ２ ９ ６ ４ 和 １ ３ ７ ３/１ ３ ７ ４ cm － １ 处 有 特 征 吸 收 峰 , — 在羟丙基 衍 生 化 过 程 中 引 入 的 CH ３ 基 团 的 伸 缩 振 表明羟丙基壳聚 ８ ７ ９ cm － １ 处的特征吸 收 峰 为 半 缩 醛 , ２ １-２ ２ ] . 糖与改性海藻酸钠之间的西弗碱反应 [ 图 ２ 为壳聚糖水凝胶的扫描电镜照片 . 从图 ２ 可 以看出 , 水凝胶 的 骨 架 为 孔 径 相 对 均 一 的 连 续 性 蜂 窝 状网络结 构 , 孔 径 大 小 均 集 中 在 ２ ００ μm 左 右 . 这 些 三维多孔结构表 明 了 该 水 凝 胶 在 载 药 缓 释 、 组织工程 领域的应用潜能 .
( 因子等 . Wistar 大鼠 : 雌 雄 各 半, ２ ２ ０ ± ２ ０ )g , ４８ 只 ,
聚糖水凝胶具有 优 异 的 止 血 功 能 , 止血时间和出血量 , 均优于空白对照组 ( 与纤维蛋白胶组无显著 P ＜０ ． ０１) .壳聚糖水凝胶对细胞生长无明显 性差异 ( P ＞０ ． ０５) 抑制作用 , 其在体内降解伴随着组织炎症反应 , 炎症反 应程度随材料的降解而减轻 . 关键词 : 水凝胶 ; 止血 ; 降解 壳聚糖 ; 中图分类号 : R３ １ ８ ． ０８; O６ ２ ９ ． ９ 文献标识码 : A
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２． １ 材料与仪器 壳聚糖即型水凝胶 : 简称壳聚糖水凝胶 , 实验室自 制, 由羟丙基壳 聚 糖 与 改 性 海 藻 酸 钠 通 过 西 弗 碱 反 应
１ ８] . 纤维蛋白 胶 : 制备而成 [ 广州倍绣生物技术有限公
司产品 , 主要成 分 为 纤 维 蛋 白 原 和 凝 血 酶 及 其 它 凝 血 山东 鲁 抗 制 药 有 限 公 司 提 供 ( 许 可 证 号 SCXK 鲁 ) . 小鼠 成 纤 维 细 胞 株 中科院生化细 ２ ００ ８０００ ２ L９ ２ ９ ( , . 胞研究所 ) DMEM 培养基 ( Gibco ) 扫描 电 镜 , 电 子 万 能 试 验 机, KYKY-２ ８００B 型 ; SHI２． ２ 壳聚糖水凝胶的结构表征及理化性质测定 ２． ２． １ 壳聚糖水凝胶的傅里叶红外光谱 美 国 TherMADZU , AGS-X 型 ;１ ５ １ ０ 全波长酶标仪 , mo Fisher Scientific . 壳聚糖水凝胶干燥后研碎 , 用 KBr 压片法采集记 . 录其红外光谱 ( FT-IR ) 金后扫描电镜观测并拍照 .
SPSS １ ３ ． ０ 统计软件进行 .
３． １ 壳聚糖水凝胶的红外光谱及扫描电镜表征 图 １ 显示了羟 丙 基 壳 聚 糖 、 改性海藻酸钠和壳聚 糖水凝胶的红外光谱吸收特征 .
３ 结果与讨论
图 １ 羟丙基壳聚 糖 、 改性海藻酸钠以及壳聚糖水凝 胶的红外图谱 Fi g １ FT-IR s p ectra of h y droxyp ro py l chitosan ,sodium al g inate dialdeh y de and chitosan-based in situ formin g h y dro g el
[ １-３ ]
１ 引 言
２． ２． ２ 壳聚糖水凝胶的扫描电镜观察 壳聚糖水凝胶 真 空 冷 冻 干 燥 , 取干品断面真空喷 ２． ２． ３ 壳聚糖水凝胶的成胶时间测定 将壳聚糖水凝胶分别置于 ４ , ２ ５ 和 ３ ７ ℃ 的恒温柜 中平衡 , 将胶液挤出 置 于 ３ ７ ℃ 的 培 养 皿 上 , 缓慢倾斜 抗断裂强度 ) 的测定 ２． ２． ４ 壳聚糖水凝胶凝胶强度 ( [ １ ９] 根据文献 方 法 , 采 用 大 鼠 背 部 皮 肤, 分别将已 进行 ４ , ２ ５ 和 ３ ７ ℃ 预处理的壳聚糖水凝胶胶液挤出置 于皮肤内 表 面 , 制 备 成 类 似 于 三 明 治 的 皮 肤- 凝 胶- 皮 肤装置 , 凝 胶 面 积 为 ４ cm ２ , 厚度为 ０． ２ ５ cm . 将 此 装 置置于电子万能试验机下 , 使用拉伸模式 , 对水凝胶的 ２． ２． ５ 壳聚糖水凝胶的溶胀率测定 , 称取一定量的壳聚糖水凝胶 ( 记为 W d ) 置于足量 凝胶强度 ( 抗断裂强度 ) 进行测定 . 转动培养皿 , 观察胶液状态 , 记录成胶时间 .
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基金项目 : 国家高技术研究发展计划 ( 资助项目 ( ８ ６ ３ 计划 ) ２ ０ １ ４AA０ ９ ３ ６ ０ ５ ) 收到初稿日期 : 收到修改稿日期 : 通讯作者 : 刘万顺 , ２ ０ １ ３-０ ８-２ ４ ２ ０ １ ４-０ １-１ ５ E-mail : WanshunLiu＠hotmail． com , 作者简介 : 宋福来 ( 男, 山东德州人 , 在读博士 , 师承刘万顺教授 , 从事海洋生物医用材料研究 . １ ９ ８ ５ －)
实验组 O D 平均值 － 空白对照组 O D 平均值 × １ ００ ％ 正常对照 O D 平均值 － 空白对照组 O D 平均值
三 者 在 ３ ４００ cm － １ 附 近 有 强 而 从图 １ 可以看 出 , 宽的吸收峰 , 是由多 糖 分 子 内 的 O — H 伸 缩 振 动 吸 收 峰, 与壳聚糖 N — H 伸 缩 振 动 吸 收 峰 重 叠 而 增 宽 的 多 重吸收峰 ; 在 ２ ９ ００ 和 １ ０ ２ ０ cm － １ 附 近 的 吸 收 峰 是 三 者的 C — H 伸缩振动吸收峰和 C — H 和 O — H 的弯曲 振动 吸 收 峰 . 羟 丙 基 壳 聚 糖 和 壳 聚 糖 水 凝 胶 均 在
１ ５- １ ７ ] . 本文以壳聚糖为基 果也得到了众多学者的认可 [ [ １ １- １ ４ ]
.
础材料 , 制备了一种即型水凝胶 , 测定了该水凝胶的基 本理化性质 , 初步研究了其生物相容性 , 并评价了其在 大鼠肝脏损伤出血模型中的止血效果 .
的生理盐水中 , ３ ７ ℃ 浸 泡 ２ ４ h. 吸 干 胶 体 表 面 水 分, , 称重 ( 记为 W s ) 计算水凝胶的溶胀率 . 溶胀率计算公