羧甲基殼聚糖絡合碘復合材料的合成和止血活性評價

·論著·

羧甲基殼聚糖絡合碘復合材料的合成和止血活性評價

李冬冬1，2，吳岳林1，3，繆震元3，張萬年3，華萬森1，張火俊2(1.南京理工大學化工學院，江蘇 南京 210094； 2. 第二軍醫大學附屬長海醫院，上海 200433； 3. 第二軍醫大學藥學院，上海 200433)

[摘要]目的 研究羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮絡合碘材料的止血活性。方法在偶氮二異丁腈引發下，以丙烯酸鈉、N-乙烯基吡咯烷酮、羧甲基殼聚糖和N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺為原料制備羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮。然后與碘絡合生成羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮絡合碘材料，同時進行止血活性測試。結果合成的材料具有很強的吸水性能，平均吸水倍率為103 g/g，并且具有很好的耳靜脈和股靜脈止血效果。結論合成材料的止血效果優于止血海綿和Quikclot。

[關鍵詞]羧甲基殼聚糖；絡合碘；止血活性

[基金項目]第二軍醫大學醫學專項資助(2011JS14)

[作者簡介]李冬冬，碩士研究生. E-mail:dblessy@163.com

[通訊作者]華萬森，碩士生導師.研究方向：有機合成和生物醫用材料研究.Tel：(025)84315519；E-mail:huaws@mail.njust.edu.cn

[中圖分類號]R916[文獻標志碼]A

DOI[]10.3969/j.issn.1006-0111.2015.02.008

[收稿日期]2014-05-01[修回日期]2014-08-25

Synthesis and hemostasis activity of iodine complex with carboxymethyl chitosan

LI Dongdong1，2, WU Yuelin1，2, MIAO Zhenyuan2, ZHANG Wannian2, HUA Wansen1, ZHANG Huojun3(1. School of Chemical Engineering, Nanjing University of Science & Technology, Nanjing 210094，China;2. Changhai Hospital Affiliated to Second Military Medical University, Shanghai 200433，China;3. School of Pharmacy, Second Military Medical University, Shanghai 200433，China)

Abstract[]ObjectiveTo study the hemostasis activity of iodine complex with carboxymethyl chitosan.MethodsThe polymers were prepared with azodiisobutyronitrile as the initiating agent and sodium acrylate, N-vinylpyrrolidone, carboxymethyl chitosan and N,N′-methylene diacrylamide as the raw materials. It was then complexed with iodine to generate iodine complex with carboxymethyl chitosan, and the hemostasis activity was tested at the same time.ResultsThe polymers could absorb water with the value of 103g/g and showed potent hemostasis activity for auricular veins and femoral veins.ConclusionThe results showed that hemostatic effect of polymers was better than that of hemostatic sponge and Quikclot.

[Key words]carboxymethyl chitosan; iodine complex; hemostasis activity

失血和傷部感染是突發性事故中導致人員傷亡的主要原因之一，失血可致傷員疼痛、昏迷、休克甚至死亡。因此，急救止血向來受到世界各國醫務工作者的重視。近年來，止血性的醫用材料發展迅速，各種新型醫用材料不斷出現[1，2]，其中殼聚糖類止血材料因其具有較好的生物相容性成為國內外研究熱點之一。殼聚糖是一類天然聚氨基多糖類線性高分子化合物，自身具有廣譜抗菌性，并且對人體無毒副作用，可與其他一種或多種高分子材料復合增強止血效果，因而具有廣闊的開發前景[3-6]。目前，臨床應用比較廣泛的止血材料包括止血海綿、止血綁帶以及美國研究開發的高分子沸石止血劑Quikclot等，前兩者止血能力較弱，后者止血效果很強，但缺點是止血的同時產生大量放熱導致二次灼燒。本研究的羧甲基殼聚糖絡合碘復合材料(iodine complex with carboxymethyl chitosan，ICCC)的設計思路主要有兩點，一是將聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮接枝到羧甲基殼聚糖，增強其止血效果；二是將碘與乙烯基吡咯烷酮絡合，使得復合材料在通過快速吸收血漿中的水分子時放出的熱量促進碘分子的釋放從而起到抗菌作用。因此，新設計的復合材料同時具有止血和殺菌功能，并且降低了大量放熱的副作用。

1儀器與試劑

所用儀器為Bruker紅外光譜儀；所用化學試劑(分析純)均為市售品；Quikclot，美國Z-medica公司生產。實驗動物為大耳白兔(第二軍醫大學實驗動物中心)，體重2.5～3 kg，雌、雄各8只。

2方法和結果

2.1羧甲基殼聚糖絡合碘復合材料的制備

參考文獻2.1.1羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮的制備[7]的制備方法，將4.1 g羧甲基殼聚糖加入到120 ml蒸餾水中，在氮氣保護下70 ℃攪拌30 min。然后加入1.0 g偶氮二異丁腈，繼續攪拌30 min后降溫至50 ℃。依次加入丙烯酸鈉水溶液80 ml(含33.0 g丙烯酸鈉)、N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺1.0 g、N-乙烯基吡咯烷酮14.1 g，升溫至70 ℃繼續攪拌5 h。冷卻到室溫后加入乙醇200 ml作沉淀劑，室溫攪拌過夜。過濾，所得固體為羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮粗制品。將粗品用200 ml乙醇充分攪拌洗滌3次，再在200 ml 80%乙醇溶液中浸泡24 h，過濾，真空干燥后粉碎，即得羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮粉末。

2.1.2羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮絡合碘復合材料的制備首先將0.5 g羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮加入到30 ml飽和碘乙醇溶液中，氮氣保護下60 ℃攪拌反應12 h。冷卻至室溫，過濾，所得固體用30 ml正己烷浸泡24 h除去游離的碘，過濾，真空干燥，得紅棕色羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮絡合碘粉末。

2.2羧甲基殼聚糖絡合碘復合材料吸水強度的測定分別將0.5 g羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮絡合碘置于2個1 000 ml的燒杯中，加入500 ml蒸餾水，室溫靜置6 h，吸水達到飽和后用的確良布濾去蒸餾水，稱取質量，計算吸水率，結果見表1。

2.3羧甲基殼聚糖絡合碘復合材料碘含量的測定分別將0.2 g羧甲基殼聚糖接枝聚丙烯酸鈉/乙烯基吡咯烷酮絡合碘置于250 ml錐形瓶中，加入100 ml蒸餾水充分攪拌1 h后，加入淀粉指示劑1 ml，以0.098 3 mol/L硫代硫酸鈉標準溶液進行滴定，結果見表2。

表2　羧甲基殼聚糖絡合碘復合材料中碘含量測定結果

2.4羧甲基殼聚糖絡合碘復合材料止血活性評價

2.4.1兔耳靜脈止血實驗將大耳白兔隨機分為4組，即空白對照組、Quikclot組、止血海綿組、ICCC組，每組2只。將大耳白兔麻醉后固定在手術臺上，手術暴露兔耳靜脈并橫向切斷，令其自由出血10 s后，除空白對照組(紗布擠壓止血)外，其余3組分別用等量止血材料對創口進行止血，分別觀察止血時間和止血后創面有無燙傷，結果見表3。

表3　各組兔耳靜脈止血效果的比較

2.4.2兔股靜脈止血實驗將大耳白兔隨機分為4組，即空白對照組、Quikclot組、止血海綿組、ICCC組，每組2只。將大耳白兔麻醉后固定在手術臺上，手術暴露股靜脈并橫向切斷，令其自由噴血10 s后，除空白對照組(紗布擠壓止血)外，其余3組分別用等量止血材料對創口進行止血，分別觀察止血時間和止血后創面有無燙傷，結果見表4。

表4　各組兔股靜脈止血效果的比較

3討論

采用溴化鉀壓片法觀察ICCC的紅外表征，發現在2 927、1 650、1 666、1 584、1 592、1 441、1 290、1 325 cm-1等處分別出現C-H伸縮振動、PVP鏈段單元中C=O伸縮振動、酰胺I帶中C=O伸縮振動、N-H彎曲振動、-COO-的不對稱伸縮振動、-COO-對稱伸縮振動、C-O伸縮振動、C-N鍵

伸縮振動及彎曲振動的吸收峰或增強的吸收峰，可確定制備的樣品為ICCC。

從表1可以看出，ICCC具有較強的吸水能力，平均吸水率為103 g/g，說明碘絡合后沒有影響其吸水能力。為進一步研究絡合碘的釋放能力，筆者進行了ICCC吸水后碘含量的測定，發現ICCC遇水后能快速釋放游離碘，在1 h后水中碘含量達到2.5%，說明其具有廣譜殺菌活性(表2)。

研究組選擇大耳白兔模型評價ICCC的止血效果，發現其止血效果顯著。從表3、表4可以看出，無論在兔耳靜脈或股靜脈，ICCC組的止血時間遠低于止血海綿組，并且ICCC的止血效果也優于市售的Quikclot止血劑。此外，止血過程中，Quikclot組創面出現輕度燙傷，而止血海綿組和ICCC組未出現創面燙傷，表明ICCC止血時釋放的熱量較低，不會造成二次損傷。

上述實驗表明，ICCC具有優秀的止血效果，并且止血時因能釋放出游離碘而具有廣譜抗菌活性。此外，ICCC在止血時還具有低放熱的優點，不會造成創面的二次損傷。

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[本文編輯]李睿旻