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纳米纤维膜具有比表面积大、孔隙率高等特点,在生物医学领域有广泛应用前景,如药物缓释材料、组织工程支架、人工血管等。本文采用静电纺丝方法研究制备基于明胶、明胶/玉米蛋白的纳米纤维膜,探索了纳米纤维膜的创伤快速止血作用。
首先,本文采用静电纺丝技术制备出了明胶纳米纤维膜,然后使用扫描电镜观察了其形貌结构,测定了膜的拉伸强度、断裂伸长率及杨氏模量,并通过动物实验评价了其止血性能。结果表明,纺丝液浓度为16%制备出的明胶纳米纤维膜具有明显的止血效果,比明胶海绵对照组减少了近1/2的止血时间。进一步,通过戊二醛蒸气对明胶纳米纤维膜进行了交联,考察了明胶纳米纤维膜的吸水性、形貌结构、力学强度及凝血和止血性能的变化规律。结果显示,随着交联时间由0.5h延长到6h,明胶纳米纤维膜的吸水率从518.5%下降到了289.0%,拉伸强度从13.1MPa增大到20.2MPa,断裂伸长率则从25.4%下降到了7.7%;并且当明胶纳米纤维膜交联1h后,其在兔耳静脉、耳动脉和肝脏部位的止血时间分别由未交联时的60.2s、60.7s和66s增长到了103.7s、135.0s和128.8s。
其次,采用静电纺丝法制备明胶/玉米蛋白复合纳米纤维膜,并使用扫描电镜观察形态结构,分析其疏水性及吸水性,通过全血凝结实验和动物实验评价了凝血和止血性能。结果表明,对于明胶压米蛋白不同比例(1/0、3/1、2/1、1/1、1/2、0/1)的复合纳米纤维膜,随着玉米蛋白比例的增大,其平均直径由0.65μm增大到2.01μm,瞬时水接触角由105.5°增大到123.5°;当明胶/玉米蛋白的比例由3/1减小到1/1时,膜的全血凝结指数(BCI)由34.3减小到了17.78,在兔耳静脉、耳动脉和肝脏部位的止血时间分别由75.5s、71.5s和87.5s延长到了105.0s、125.2s和121.0s,说明玉米蛋白减弱了明胶纳米纤维膜的凝血和止血性能。
最后,采用热致相分离/石蜡微球致孔剂复合法制备海绵状明胶多孔支架材料。扫描电镜观察显示,明胶多孔支架材料呈现连通孔形态,在微观上为纳米纤维结构。还考察了石蜡微球粒径大小、微球预热时间和明胶溶液浓度对材料多孔结构的影响。孔隙率测定结果显示,不同条件下制备出的支架材料孔隙率均大于90%。动物止血实验显示,石蜡微球粒径150-300μm,预热时间2h,明胶溶液浓度为10%制备的多孔支架在兔耳静脉、耳动脉和肝脏部位的止血时间分别为60.2s、60.7s和66s。研究结果表明,明胶多孔支架材料是一种较为理想的快速止血材料。