羧甲基壳聚糖络合碘复合材料的合成和止血活性评价

·论著·

羧甲基壳聚糖络合碘复合材料的合成和止血活性评价

李冬冬1，2，吴岳林1，3，缪震元3，张万年3，华万森1，张火俊2(1.南京理工大学化工学院，江苏 南京 210094； 2. 第二军医大学附属长海医院，上海 200433； 3. 第二军医大学药学院，上海 200433)

[摘要]目的 研究羧甲基壳聚糖接枝聚丙烯酸钠/乙烯基吡咯烷酮络合碘材料的止血活性。方法在偶氮二异丁腈引发下，以丙烯酸钠、N-乙烯基吡咯烷酮、羧甲基壳聚糖和N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为原料制备羧甲基壳聚糖接枝聚丙烯酸钠/乙烯基吡咯烷酮。然后与碘络合生成羧甲基壳聚糖接枝聚丙烯酸钠/乙烯基吡咯烷酮络合碘材料，同时进行止血活性测试。结果合成的材料具有很强的吸水性能，平均吸水倍率为103 g/g，并且具有很好的耳静脉和股静脉止血效果。结论合成材料的止血效果优于止血海绵和Quikclot。

[关键词]羧甲基壳聚糖；络合碘；止血活性

[基金项目]第二军医大学医学专项资助(2011JS14)

[作者简介]李冬冬，硕士研究生. E-mail:dblessy@163.com

[通讯作者]华万森，硕士生导师.研究方向：有机合成和生物医用材料研究.Tel：(025)84315519；E-mail:huaws@mail.njust.edu.cn

[中图分类号]R916[文献标志码]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

失血和伤部感染是突发性事故中导致人员伤亡的主要原因之一，失血可致伤员疼痛、昏迷、休克甚至死亡。因此，急救止血向来受到世界各国医务工作者的重视。近年来，止血性的医用材料发展迅速，各种新型医用材料不断出现[1，2]，其中壳聚糖类止血材料因其具有较好的生物相容性成为国内外研究热点之一。壳聚糖是一类天然聚氨基多糖类线性高分子化合物，自身具有广谱抗菌性，并且对人体无毒副作用，可与其他一种或多种高分子材料复合增强止血效果，因而具有广阔的开发前景[3-6]。目前，临床应用比较广泛的止血材料包括止血海绵、止血绑带以及美国研究开发的高分子沸石止血剂Quikclot等，前两者止血能力较弱，后者止血效果很强，但缺点是止血的同时产生大量放热导致二次灼烧。本研究的羧甲基壳聚糖络合碘复合材料(iodine complex with carboxymethyl chitosan，ICCC)的设计思路主要有两点，一是将聚丙烯酸钠/乙烯基吡咯烷酮接枝到羧甲基壳聚糖，增强其止血效果；二是将碘与乙烯基吡咯烷酮络合，使得复合材料在通过快速吸收血浆中的水分子时放出的热量促进碘分子的释放从而起到抗菌作用。因此，新设计的复合材料同时具有止血和杀菌功能，并且降低了大量放热的副作用。

1仪器与试剂

所用仪器为Bruker红外光谱仪；所用化学试剂(分析纯)均为市售品；Quikclot，美国Z-medica公司生产。实验动物为大耳白兔(第二军医大学实验动物中心)，体重2.5～3 kg，雌、雄各8只。

2方法和结果

2.1羧甲基壳聚糖络合碘复合材料的制备

参考文献2.1.1羧甲基壳聚糖接枝聚丙烯酸钠/乙烯基吡咯烷酮的制备[7]的制备方法，将4.1 g羧甲基壳聚糖加入到120 ml蒸馏水中，在氮气保护下70 ℃搅拌30 min。然后加入1.0 g偶氮二异丁腈，继续搅拌30 min后降温至50 ℃。依次加入丙烯酸钠水溶液80 ml(含33.0 g丙烯酸钠)、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺1.0 g、N-乙烯基吡咯烷酮14.1 g，升温至70 ℃继续搅拌5 h。冷却到室温后加入乙醇200 ml作沉淀剂，室温搅拌过夜。过滤，所得固体为羧甲基壳聚糖接枝聚丙烯酸钠/乙烯基吡咯烷酮粗制品。将粗品用200 ml乙醇充分搅拌洗涤3次，再在200 ml 80%乙醇溶液中浸泡24 h，过滤，真空干燥后粉碎，即得羧甲基壳聚糖接枝聚丙烯酸钠/乙烯基吡咯烷酮粉末。

2.1.2羧甲基壳聚糖接枝聚丙烯酸钠/乙烯基吡咯烷酮络合碘复合材料的制备首先将0.5 g羧甲基壳聚糖接枝聚丙烯酸钠/乙烯基吡咯烷酮加入到30 ml饱和碘乙醇溶液中，氮气保护下60 ℃搅拌反应12 h。冷却至室温，过滤，所得固体用30 ml正己烷浸泡24 h除去游离的碘，过滤，真空干燥，得红棕色羧甲基壳聚糖接枝聚丙烯酸钠/乙烯基吡咯烷酮络合碘粉末。

2.2羧甲基壳聚糖络合碘复合材料吸水强度的测定分别将0.5 g羧甲基壳聚糖接枝聚丙烯酸钠/乙烯基吡咯烷酮络合碘置于2个1 000 ml的烧杯中，加入500 ml蒸馏水，室温静置6 h，吸水达到饱和后用的确良布滤去蒸馏水，称取质量，计算吸水率，结果见表1。

2.3羧甲基壳聚糖络合碘复合材料碘含量的测定分别将0.2 g羧甲基壳聚糖接枝聚丙烯酸钠/乙烯基吡咯烷酮络合碘置于250 ml锥形瓶中，加入100 ml蒸馏水充分搅拌1 h后，加入淀粉指示剂1 ml，以0.098 3 mol/L硫代硫酸钠标准溶液进行滴定，结果见表2。

表2　羧甲基壳聚糖络合碘复合材料中碘含量测定结果

2.4羧甲基壳聚糖络合碘复合材料止血活性评价

2.4.1兔耳静脉止血实验将大耳白兔随机分为4组，即空白对照组、Quikclot组、止血海绵组、ICCC组，每组2只。将大耳白兔麻醉后固定在手术台上，手术暴露兔耳静脉并横向切断，令其自由出血10 s后，除空白对照组(纱布挤压止血)外，其余3组分别用等量止血材料对创口进行止血，分别观察止血时间和止血后创面有无烫伤，结果见表3。

表3　各组兔耳静脉止血效果的比较

2.4.2兔股静脉止血实验将大耳白兔随机分为4组，即空白对照组、Quikclot组、止血海绵组、ICCC组，每组2只。将大耳白兔麻醉后固定在手术台上，手术暴露股静脉并横向切断，令其自由喷血10 s后，除空白对照组(纱布挤压止血)外，其余3组分别用等量止血材料对创口进行止血，分别观察止血时间和止血后创面有无烫伤，结果见表4。

表4　各组兔股静脉止血效果的比较

3讨论

采用溴化钾压片法观察ICCC的红外表征，发现在2 927、1 650、1 666、1 584、1 592、1 441、1 290、1 325 cm-1等处分别出现C-H伸缩振动、PVP链段单元中C=O伸缩振动、酰胺I带中C=O伸缩振动、N-H弯曲振动、-COO-的不对称伸缩振动、-COO-对称伸缩振动、C-O伸缩振动、C-N键

伸缩振动及弯曲振动的吸收峰或增强的吸收峰，可确定制备的样品为ICCC。

从表1可以看出，ICCC具有较强的吸水能力，平均吸水率为103 g/g，说明碘络合后没有影响其吸水能力。为进一步研究络合碘的释放能力，笔者进行了ICCC吸水后碘含量的测定，发现ICCC遇水后能快速释放游离碘，在1 h后水中碘含量达到2.5%，说明其具有广谱杀菌活性(表2)。

研究组选择大耳白兔模型评价ICCC的止血效果，发现其止血效果显著。从表3、表4可以看出，无论在兔耳静脉或股静脉，ICCC组的止血时间远低于止血海绵组，并且ICCC的止血效果也优于市售的Quikclot止血剂。此外，止血过程中，Quikclot组创面出现轻度烫伤，而止血海绵组和ICCC组未出现创面烫伤，表明ICCC止血时释放的热量较低，不会造成二次损伤。

上述实验表明，ICCC具有优秀的止血效果，并且止血时因能释放出游离碘而具有广谱抗菌活性。此外，ICCC在止血时还具有低放热的优点，不会造成创面的二次损伤。

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[本文编辑]李睿旻