一种可凝胶化纤维素复合海绵及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种可凝胶化纤维素复合海绵及其制作方法，属于生物医用材料领域。

背景技术

功能性内窥镜鼻窦手术（FESS）是针对严重鼻窦疾病的微创手术。手术后一般会在鼻腔内填塞海绵材料，达到控制出血，防止粘连，帮助伤口愈合的作用。常用医用海绵材料有明胶、聚乙烯醇、聚氨酯、壳聚糖与纤维素等。根据其原料来源可分为动物源性材料、植物源性材料与人工合成高分子材料，其中明胶与壳聚糖为动物源性材料，纤维素为植物源性材料，聚乙烯醇与聚氨酯为人工合成高分子材料。根据其降解性可分为可降解和不可降解两类。聚乙烯醇海绵一般不可降解，压缩强度较大，膨胀弹性较好，价格便宜，临床广泛使用，但是这种海绵需要在止血完成后取出，取出过程中容易造成二次伤害，引起患者较大痛苦。可降解耳鼻止血绵 (纳吸绵)为聚氨酯制成，弹性合适，在鼻腔中降解失去支撑力，碎片可随鼻腔分泌物流出，但其制备难度较大，降解产物复杂，具有组织吸收风险，且价格昂贵。可降解医用明胶海绵，较为柔软，无膨胀弹性，创面压迫止血效果不理想，且在体内降解周期较长。壳聚糖衍生物海绵具有良好的吸液性能，但一般力学性能较差，缺乏有力的弹性支撑，不能有效解决临床问题，且壳聚糖材料存在一定的生物学风险。

纤维素具有较好的生物相容性和力学性能，在临床上应用广泛。虽然纤维素材料是亲水性材料，但因其具有高的分子间和分子内氢键和范德华力，使其溶解变得非常困难，不易进一步加工成水凝胶和海绵材料。通过化学反应生成各种衍生物，如羧甲基纤维和羟乙基纤维素等，是提高纤维素材料加工性能的重要途经。

以纤维素衍生物为主要材料制备鼻腔填塞海绵，一般需要在制作过程中使用醛类等化学交联剂，而醛类是高致癌性物质。本发明使用纤维素衍生物作为主要材料，不使用醛类化学交联剂，仅仅使用水作为溶剂，通过特定温度的溶胀处理，真空冷冻干燥后再进行真空热交联，工艺简单可控，制成的可凝胶化纤维素复合海绵产品在降解性能，吸液性能和压缩强度等方面均满足鼻腔填塞止血的要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种可凝胶化纤维素复合海绵及其制作方法。制成的可凝胶化纤维素复合海绵产品在生理环境中2天失去支撑力，便于清理冲出体外；产品膨胀系数高,吸液倍率在10~40倍可调；产品可以剪切与弯折使用；产品50%压缩强度2.0~12.0kPa；同时本产品避免了交联剂（主要是醛类物质）对人体的直接与潜在伤害。

本发明的技术方案如下：

一种可凝胶化纤维素复合海绵及其制备方法，其特征在于，所述纤维素海绵的制备过程包含纤维素体系的溶解、真空冷冻干燥和热交联；所述的纤维素体系包含甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素钠和醋酸丁酸纤维素等；所述的纤维素体系的溶解采用热水，并根据纤维素改性基团的特性分步骤混合，且需要在特定温度消泡。

所述的纤维素海绵的性能包含吸液倍率、压缩强度和降解性能。

所述的纤维素海绵的吸液倍率在吸液倍率为10 ~40倍。

所述的纤维素海绵的抗压强度（50%形变）为2~12kPa。

所述的纤维素海绵在生理盐水中可凝胶化，24~48h失去支撑力变成流体，96~120h完全降解。

所述的可凝胶化纤维素复合海绵制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)称取2种纤维素原料，加入到热水中，通过机械搅拌至纤维素充分溶胀，制得1-5%固含量的纤维素溶液； (2)取步骤(1)制备的纤维素溶液在20~95℃保温消泡，可使用真空脱泡机加快处理； (3)取步骤(2)制备的溶液倒入模具中，在-40℃下,冷冻6~24h,真空冷冻干燥24~72h，制得不同孔隙率的海绵。 （4）取步骤（3）制得的多孔海绵在真空烘箱中进行热交联处理，降温后将海绵包装并老化2~120h，即得可凝胶化纤维素复合海绵。

本发明有益的技术效果在于：

(1)本申请制备的纤维素类海绵产品具有可调吸液性能, 吸液倍率10~40倍；

(2)本申请制备的纤维素类海绵产品压缩强度适中，患者舒适感较强，压缩强度2.0~12.0 KPa；

(3) 本申请制备的纤维素类海绵产品生理盐水中可凝胶化，24~48h失去支撑力变成流体，48~120h后完全降解；

(4)本申请制备的纤维素类海绵产品采用植物源材料，不使用化学交联剂，无潜在致癌风险。

附图说明

图1为纤维素海绵的外观照片。

图2为制备方法流程图。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

将羟乙基纤维素与乙基纤维素各1.00g，一起加入200ml纯化水中，升温至80℃，充分搅拌溶解后降温至10℃，加入羧甲基纤维素钠，再升温至80℃后充分混合，混合后降温至50℃消泡。将样品装入模具进行冷冻干燥处理。执行冷冻程序降温至-30℃后开启真空，按0.5℃/min升温至-15℃然后冻干至干后升温至20℃，出箱后装入真空烘箱，升温至65℃交联2h。包装后老化2h。

实施例

将羧甲基纤维素钠与甲基纤维素各1.00g，一起加入50ml纯化水中，升温至90℃，充分搅拌溶解后降温至60℃，加入羟丙基纤维素，再升温至90℃后充分混合，混合后降温至80℃消泡。将样品装入模具进行冷冻干燥处理。执行冷冻程序降温至-40℃后开启真空，按0.1℃/min升温至-25℃然后冻干至干后升温至10℃，出箱后装入真空烘箱，升温至105℃交联8h。包装后老化24h。

实施例

将醋酸丁酸纤维素1.00g加入50ml纯化水中，升温至90℃，充分搅拌溶解后降温至60℃，加入交联羧甲基纤维素，再降温至20℃后充分混合，混合后保温20℃消泡。将样品装入模具进行冷冻干燥处理。执行冷冻程序降温至-10℃后开启真空，按0.3℃/min升温至-5℃然后冻干至干后升温至30℃，出箱后装入真空烘箱，升温至50℃交联24h。包装后老化48h。

实施例

将羧甲基纤维素1.00g加入20ml纯化水中，升温至70℃，充分搅拌溶解后降温至50℃，加入羟乙基纤维素1.00g，再降温至40℃后充分混合，混合后保温70℃消泡。将样品装入模具进行冷冻干燥处理。执行冷冻程序降温至-5℃后开启真空，按0.01℃/min升温至-2℃然后冻干至干后升温至10℃，出箱后装入真空烘箱，升温至150℃交联24h。包装后老化120h。

海绵性能测试:

（1）吸液倍率: 取一片海绵，精确称重，浸没在生理盐水中直至不再吸收为止，取出后精确称量计算吸收倍率，测试重复三次，取平均值。

（2）抗压强度：按照GB/T 8813-2020进行测试，取海绵50%形变的压缩强度值。

（3）降解性能: 取一片海绵，浸没在生理盐水中， 37℃进行降解实验，观察并记录样品形态变化。

表1：海绵性能测试结果

最后应说明的是：上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。