用于消化内科的新型组织粘合剂制备及粘合效果测试研究

摘 要：针对传统消化内科组织粘合剂存在粘合强度低，毒性大的问题，提出一种新型组织粘合剂的制备。试验首先对组合粘合剂的配比进行优化，然后对优化后粘合剂的性能进行研究，结果表明：当明胶质量分数为25%，尿素质量分数为4%，海藻酸钠氧化度为65%，高岭土质量分数为2.5%，微球携带量为2%时制备的粘合剂溶胀率低于300%；固化时间约为20 min，持粘时间约为24 h，粘合强度高于15 kPa；细胞活性值超过80%，满足国际细胞毒性等级I级标准；降解72 h后残余量不超过35%；在8 d时，携带的药物完全释放；对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率超过90%，满足生物医用材料抗菌性能的要求。在pH值为6～7，盐浓度0.8%～1%的条件下，粘合剂粘合强度几乎不受影响，即该粘合剂在使用过程中，体液或血液中盐浓度和酸碱度存在一定波动时，表现出良好的适应性。

关键词：组织粘合剂；粘合强度；溶胀率；生物医用材料

中图分类号：TQ427.2+6文献标志码：A文章编号：1001-5922（2023）06-0041-04

Preparation method and application effect of tissue adhesive for digestive medicine

HE Xiuli

（Wuhan First Hospital，Wuhan 430030，China）

Abstract：Aiming at the problems of low adhesive strength and high toxicity of traditional tissue adhesive in digestive medicine，a new type of tissue adhesive was prepared.The test first optimized the proportion of the combined adhesive，and then studied the performance of the optimized adhesive.The results show that the swelling rate of the adhesive prepared with 25% gelatin，4% urea，65% sodium alginate oxidation，2.5% kaolin and 2% microsphere carrying capacity is less than 300; when the curing time is about 20 min，and the adhesive holding time is about 24 h，the adhesive strength is higher than 15 kPa; the cell activity value exceeds 80%，meeting the international cytotoxicity grade I standard; after 72 hours of degradation，the residual amount shall not exceed 35%; at 8 d，the drug carried is completely released;the antibacterial rate against Escherichia coli and Staphylococcus aureus is more than 90%，which meets the requirements of antibacterial properties of biomedical materials.Under the conditions of pH value 6～7 and salt concentration 0.8%～1%，the adhesive bonding strength is almost unaffected，that is，the adhesive shows good adaptability when the salt concentration and pH in body fluid or blood fluctuate during use.

Key words：tissue adhesive;adhesion strength;swelling rate;biomedical materials

傳统组织切口闭合采用的是针线缝合与缝合钉的机械固定，这对医生的技术和医疗手段有很高的依赖性。同时，这种常规缝合技术也存在较多的缺陷性，如在液体环境中时效较低、使用时间长和组织的进一步破损与发炎，同时还有可能留下明显的疤痕，对美观产生较大影响。组织粘合剂是现代新型的组织修复缝合材料，能有效对组织进行粘合，还能避免出现二次伤害。但目前所用的组织粘合剂存在粘合强度低，毒性大的问题，对其应用产生了较大的限制。对此，部分学者也进行了很多研究，以丝素蛋白和多巴胺为原料，制备出了一种新型医用粘合剂，并对其粘合效果进行研究。试验结果表明，该粘合剂在37 ℃条件下，12 h时可达到（181.49±42.82） kPa，表现出良好的粘合效果［1］。以聚苹果酸作为高分子骨架，制备了一种仿生粘合剂。试验结果表明，该粘合剂对皮肤组织的粘合效果良好，其不具备细胞毒性，表现出良好的医用粘合效果［2］。研究了镁基骨粘合剂及其在骨组织粘接方面的应用［3］。基于此，本试验文献［4］的方法为参考，制备了一种用于消化内科的组织胶合剂，为组织胶合剂的发展提供一些参考。

1 试验部分

1.1 材料与设备

主要材料；柚皮素（AR），巨胜科技；聚乳酸（AR），博立生物材料；二氯甲烷（AR），广宇化工；聚乙烯醇（AR ），鸿泉化工；海藻酸钠（AR），允诚生物；高碘酸钠（AR），多聚化学；明胶（AR ），玖宇生物；尿素（AR），鑫事诚化工；高岭土（AR），强东矿产品。

主要设备：TGL-20M型离心机，川恒仪器；LGJ-18型真空冷冻干燥箱，宝品机械；FTIR-1500型红外光谱仪，中世沃克； MSB-1C型磁力搅拌器，科兴仪器； HM-96A 型酶标分析仪，恒美电子； EVO 15型扫描电镜，森沃斯工业设备。

1.2 试验方法

1.2.1 抗菌微球的制备

（1）先将柚皮素与聚乳酸进行混合，然后缓慢倒入二氯甲烷中充分搅拌使其溶解，得到油相；

（2）水相为1 g/mL的聚乙烯醇溶液；

（3）在高速搅拌和冰水浴的条件下，按油水比1∶3的比例，将油相缓慢滴加至水相内，待滴加完成后调整转速，保持低速搅拌，搅拌时间为6 h；

（4）通过TGL-20M型高速冷冻离心机对混合物进行离心处理，离心转速和时间分别为10 000 r/min和20 min。收集微球沉淀，并通过去离子水洗涤3次，经过冰箱预冻后，在 LGJ-18型真空冷冻干燥箱内冷冻干燥，得到抗菌微球。

1.2.2 氧化海藻酸钠的制备

（1）将5 g海藻酸钠溶于450 mL去离子水中，在加热状态下搅拌至形成均一溶液，搅拌温度为50 ℃，得到海藻酸钠溶液；

（2）将高碘酸钠溶入50 mL去离子水中，充分搅拌至溶液呈现为澄清透明状，得到高碘酸钠溶液；

（3）在搅拌状态下将按照1∶1的比例将“步骤（2）”制备的溶液匀速滴入“步骤（3）”的溶液中。之后置于避光环境充分反应，反应温度和时间分别为0 ℃和2 h，然后加入同等高碘酸钠摩尔量的乙二醇，搅拌使其充分反应；

（4）在透析袋的作用下透析48 h，间隔固定时间更换透析水。在冰箱预冻和真空冷冻干燥箱的作用下得到氧化海藻酸钠。

1.2.3 组织粘合剂的制备

（1）将氧化海藻酸钠配制成10%的溶液，然后加入少量高岭土和抗菌微球，充分搅拌使其混合均匀；

（2）在蒸馏水中依次放入明胶和尿素，在加热状态下使明胶溶解，加热温度为50 ℃，通过调整尿素含量对明胶凝胶时间进行延长；

（3）将“步骤（1）”和“步骤（2）”中的溶液按照1∶10的比例进行混合，得到组织粘合剂。

1.3 性能测试

1.3.1 明胶凝胶时间测定

将明胶放入10 mL小烧杯中，通过从按照一定的速率进行搅拌，5 s计时1次，当明胶内磁子不再转动，该时刻即为明胶凝胶时间。

1.3.2 溶胀度测试

通过pH值为7.4的PBS溶液的浸泡，确定粘合剂的溶胀率，隔t时刻对浸泡后组织胶进行称重。

溶胀度表达式［5-6］：

S=（Wt-W0）/W0×100%（1）

式中：S：溶胀率，%；W0、Wt分别为初始、t时刻粘合剂的质量，mg。

1.3.3 粘合强度测试

参照 YY/T 0729.1—2009 中的方法测试粘合剂粘合强度［7-8］。剪切强度表达式：

P=F/S（2）

式中：P为剪切强度，kPa；F为拉伸过程中的最大拉力值，N；S为猪皮重叠区域，cm2。

1.3.4 体外降解性能

将粘合剂放在1 mL含有 0.38 U/mL胶原酶的 PBS溶液中进行温育，记录不同时刻的粘合剂凝胶质量。

1.3.5 抗菌性能

通过测试组织胶对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的作用，表征组织胶的抗菌性能。

2 结果与讨论

2.1 配比优化

2.1.1 明胶质量分数优化

图1为明胶质量分数优化结果。

由图1可知，明胶质量分数为25%，凝胶时间较为稳定，即在该浓度条件下，明胶状态较为稳定，因此选择组织粘合剂中明胶质量分数为25%。

2.1.2 尿素质量分数优化结果

由于明胶稳定状态时，凝胶时间较短，无法长时间维持液态状，因此需要通过尿素对凝胶时间进行延长。图2为尿素对明胶凝胶时间的影响。

由图2可知，当尿素质量分数为4%时，37 ℃凝胶时间超过200 min，已经基本达到了组织粘合剂的使用要求，因此可认定适合的尿素质量分数为4%。

2.1.3 海藻酸钠氧化度优化

图3海藻酸钠氧化度对溶胀率的影响。

由图3可知，当海藻酸钠氧化度达到65%时，粘合剂溶胀率降低到250%，达到组织粘合率溶胀度小于300%的要求，因此选择适合的海藻酸钠氧化度为65%［9-10］。

2.1.4 高岭土用量优化

高岭土主要是作为粘合剂的填充剂，有一定降低溶胀率的作用。图4为高岭土优化结果。

由图4可知，所有高岭土质量分数均可以达到溶胀率低于300%的要求。当高岭土质量分数为2.5%时，制备的粘合剂溶胀率最低，因此在后续试验中，选择适合的高岭土质量分数为2.5%。

2.2 微球用量优化

2.2.1 对溶胀率的影响

图5为微球用量改变影响粘合剂溶胀率的规律。

由图5可知，随微球用量的增加，粘合剂溶胀率也有一定增加，但并未超过300%，满足组织胶溶胀率的要求。

2.2.2 对粘合强度的影响

图6为粘合强度受微球用量的影响规律。

由图6可知，随微球质量分数的增加，粘合剂的粘合强度也有一定下降，但最低粘合強度仍高于15 kPa。目前临床医学中所用纤维蛋白胶粘合强度约为8.35 kPa，这就说明本试验制备的组织粘合剂具备良好的粘合强度。

2.2.3 体外降解性能研究

图7为体外降解性能变化。

由图7可知，随降解时间的延长，3种微球含量的粘合剂变化趋势基本一致。这可能是因为体系存在较多的微球，会在一定程度上阻碍粘合剂的交联，使得交联密度降低，更容易发生降解。同时还能从图7观察到，粘合剂降解24 h减少的量明显大于降解12 h减少的量，这是因为在降解初期，粘合剂存在一定的吸水溶胀的现象，因此在降解初期降解量相对较少［13-14］。总的来说，所有粘合剂在72 h左右残余量不超过35%，表现出良好的体外降解性能。

2.3 红外光谱分析

图8为红外光谱分析结果。

由图8可知，在粘合剂的红外曲线上，位于1 750 cm-1处醛基吸收峰急速降低。证明醛基参与聚合反应。同时，在1 639 cm -1处有新的CN的强吸收峰生成，即明胶与氧化海藻酸钠间发生了席夫碱反应，成功制备出组织粘合剂［17-18］。

2.4 粘合剂性能的影响

2.4.1 pH值的影响

图9为pH值影响测试结果。

由图9可以观察到，在本试验研究的pH值范围内，粘合剂粘合强度均维持在15  kPa左右，也就是说，当使用的环境pH值有一定波动时，粘合剂仍旧表现出很好的适应性。

2.4.2 粘合剂固化时间

图10为固化时间试验结果。

由图10可知，当固化时间为20 min时，粘合强度达到最高值，因此可认定粘合剂固化时间约为20 min。

2.4.3 持粘时间测试

图11为持粘时间试验结果。

由图11可知，在24 h内，组织粘合剂粘合强度下降不明显，但时间超过24 h后，粘合剂粘合强度快速下降。这是因为在24 h后，粘合剂发生了部分降解，使其粘合强度下降明显。这也说明了本试验制备的粘合剂在24 h内表现出较高强度持续粘合作用。

3 结语

（1）粘合剂配比优化结果为，明胶与尿素质量分数分别为25%和4%，海藻酸钠氧化度为65%，高岭土质量分数为2.5%;

（2）微球携带量只对粘合剂的抗菌性能产生影响，当微球携带量为2%时，粘合剂溶胀率低于300，粘合强度高于15 kPa，细胞活性值超过80%，满足国际细胞毒性等级I级标准；降解72 h后残余量不超过35%；在8 d时，携带的药物完全释放，对细菌的抑菌率超过90%，满足生物医用材料抗菌性能的要求;

（3）对粘合剂的粘合性能进行研究，在pH值为6～7，盐含量0.8%～1%的条件下，粘合剂粘合强度几乎不受影响，即该粘合剂在使用过程中，体液或血液中盐含量和酸碱度有一定波动时，也表现出良好的适应性；

（4）粘合剂固化时间约为20 min，持粘时间约为24 h，满足组织粘合剂要求。

【参考文献】

［1］

刘涵，尹子楚，蔡玉荣，等.丝素蛋白/多巴胺医用粘合剂的制备及其性能［J］.浙江理工大学学报（自然科学版），2020，43（3）：308-314.

［2］唐友红，孙彦，贺欣，等.基于聚苹果酸的贻贝仿生粘合剂的制备及性能研究［J］.现代生物医学进展，2020，20（5）：818-821.

［3］马安博.镁基骨粘合剂与骨组织的界面粘接性能研究进展［J］.粘接，2020，43（7）：13-15.

［4］游虎飞.新型外科用组织粘合剂的研制［D］.南京：南京师范大学，2021.

［5］朱浩方，毛宏理，顾忠伟.医用组织粘合剂的研究进展［J］.中国材料进展，2020，39（Z1）：535-550.

［6］朱艺丹.明胶基骨粘合剂在外科手术中的应用研究［J］.粘接，2020，44（10）：5-9.

［7］于芷晗，苏晓玮，李敏，等.医用胶粘合法吻合兔细小血管的实验研究［J］.组织工程与重建外科杂志，2020，16（4）：277-279.

［8］李阳，刘新雨，李思迪，等.转谷氨酰胺酶催化增强明胶基粘合劑［J］.高分子通报，2020（10）：37-47.

［9］王媛，宋传芳，邓洋，等.组织粘合剂联合介质在肝硬化胃底静脉曲张出血中的应用［J］.现代消化及介入诊疗，2020，25（11）：1543-1547.

［10］竺慧，陈琴，张娇，等.采用医用胶粘合巩膜片与义眼台前表面手术方法的临床观察［J］.南京医科大学学报（自然科学版），2020，40（12）：1839-1843.

［11］常东方，梅浙川，何松，等.内镜下套扎术与组织胶注射术治疗1型胃食管静脉曲张破裂出血的疗效观察［J］.重庆医科大学学报，2021，46（2）：252-256.

［12］王欣彤，杨丽晖，周朝波.粘合剂在老年膝关节骨折固定中的应用［J］.粘接，2021，45（1）：69-73.

［13］成昭，王欢，李国伟，等.以贻贝粘附蛋白为基材的仿生粘合剂功能修饰及粘合机制研究进展［J］.化学与粘合，2021，43（2）：133-137.

［14］莫斌锋.内镜下组织胶“三明治”联合钛夹治疗GOV2型胃底静脉曲张的应用观察［J］.新疆医科大学学报，2021，44（1）：60-64.

［15］张淼，张琼英，谭庆华.食管胃底静脉曲张套扎术-硬化剂联合组织胶注射术治疗食管胃底静脉曲张［J］.西部医学，2021，33（4）：521-524.

［16］吴可可，赵益涛，吴敏，等.聚合物基仿生医用胶黏剂的开发与应用［J］.功能高分子学报，2021，34（2）：93-113.

［17］蒋方新，李仙花，李佩勋.环氧树脂掺量对缓凝粘合剂强度的影响［J］.应用化工，2022，51（3）：768-770.

［18］彭姣，刘俊.切开复位骨粘合剂充填术在根骨骨折治疗中的应用［J］.粘接，2021，48（10）：148-150.

［19］艾正琳，闵敏，胡居龙，等.三种内镜下改良组织胶方案治疗孤立性胃静脉曲张的疗效评价［J］.四川大学学报（医学版），2022，53（3）：386-390.

［20］张昕，王秀丹，杨欣燃，等.几丁糖联合HBPA-DDA对肝损伤止血和防粘连的效果评价研究［J］.材料导报，2022，36（S2）：460-466.

收稿日期：2023-01-23；修回日期：2023-04-25

作者简介：何秀丽（1985-），女，本科，护师，研究方向：消化内科护理、中医护理;E-mail：lvyj888@163.com。

引文格式：何秀丽.用于消化内科的新型组织粘合剂制备及粘合效果测试研究[J].粘接，2023，50（6）：41-44.