高歌 李蠡 王守艷 張麗 劉通

摘 要：為探究可注射水凝膠止血材料在患者手術(shù)中的應(yīng)用效果，在采用的NSC/OHA水凝膠止血材料制備方法和基本性能基礎(chǔ)上，研究腹部腫瘤手術(shù)患者應(yīng)用NSC/OHA水凝膠止血材料的應(yīng)用效果，并與采用傳統(tǒng)縫合止血的進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，NSC/OHA水凝膠止血材料具有良好的粘附性能和抗菌能力；臨床應(yīng)用方面，在術(shù)后出血和感染方面與傳統(tǒng)止血組都具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。這表明采用的NSC/OHA水凝膠止血材料可減輕手術(shù)患者術(shù)后出血率，具有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：可注射水凝膠；止血效果；粘附性能；抗菌能力

中圖分類號(hào)：TQ427.2+6

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001-5922（2023）04-0105-05

Adhensive performance analysis and application effect of an injectable hemostatic hydrogel material

GAO Ge1，LI Li1，WANG Shouyan1，ZHANG Li1，LIU Tong2

（1.Harbin Medical University Cancer Hospital，Haerbin 150076，China;

2.Harbin Medical University，Haerbin 150076，China））

Abstract：In order to explore the hemostatic application effect of injectable hemostatic hydrogel materials in surgery，based on the preparation method and basic performance of NSC/OHA hydrogel hemostatic materials adopted in this study，the application effect of NSC/OHA hydrogel hemostatic materials in abdominal tumor surgery patients was reviewed.The patients were compared with those who used traditional suture to stop bleeding.The results showed that NSC/OHA hydrogel hemostatic material had good adhesion and antibacterial ability.In terms of clinical practice，it was considered statistically superior to the conventional hemostasis group in terms of both postoperative bleeding and infection （P<0.05）.This indicates that the NSC/OHA hydrogel hemostatic material used in this study can reduce the postoperative bleeding rate of patients undergoing tumor surgery，and has certain clinical application value.

Key words：injectable hydrogel;hemostatic effect;adhesion property;antibacterial ability

傳統(tǒng)縫合止血法雖然對(duì)組織的完整性具有一定的保護(hù)，能夠減小對(duì)腫瘤周圍組織的傷害，但其操作較為復(fù)雜、耗時(shí)較長，出血部位很容易發(fā)生感染。止血帶、紗布、繃帶和海綿等傳統(tǒng)止血材料在治療出血方面顯示出非常有限的療效，這導(dǎo)致了人們對(duì)開發(fā)新型止血材料和技術(shù)產(chǎn)生了廣泛興趣。得益于生物相容性、降解性、可注射性、可調(diào)機(jī)械性能以及促進(jìn)凝血、傷口愈合和抗感染的潛在能力，基于水凝膠的生物材料，特別是基于天然多糖和蛋白質(zhì)的生物材料，在過去幾年的研究中得到了越來越多的探索。盡管幾種止血水凝膠的研究進(jìn)展和初步商業(yè)化開發(fā)令人振奮，但距離適用于臨床治療的理想止血效果還有很長的路要走。目前，臨床上使用的有止血、抗菌效果的可吸收局部止血材料成為臨床上研究的重點(diǎn)。這些局部止血材料種類多種多樣，一般包括：多聚糖（如淀粉、殼聚糖）、凝血酶、纖維素、纖維蛋白、明膠、膠原等，重要的是這些止血材料使用簡(jiǎn)單，并且抗菌效果佳。其中水凝膠由于其優(yōu)異的生化和機(jī)械性能，隨著制備工藝的不斷發(fā)展，水凝膠在傷口敷料領(lǐng)域顯示出有吸引力的優(yōu)勢(shì)，通過化學(xué)交聯(lián)方法，制備出一種新型可注射NSC/OHA水凝膠材料。

1 材料與方法

1.1 材料制備及性能分析

1.1.1 NSC/OHA的制備

將丁二酸酐（SA）在殼聚糖（CS）介質(zhì)內(nèi)分散，并保持—NH2與CS的比例為1∶1，于培養(yǎng)皿中靜置，在溫度60 ℃條件下攪拌90 min，經(jīng)離心、沉淀后分散在液體中，并加入質(zhì)量濃度為150 mg/mL氫氧化鈉，將溶劑調(diào)節(jié)為堿性，至液體變?yōu)辄S色后，將產(chǎn)生的沉淀以丙酮重復(fù)洗滌、離心，真空干燥、溶解，-20 ℃放置，凍干成固體，備用。

稱取透明質(zhì)酸（HA）3 g放置在反應(yīng)器皿中，于300 mL去離子水內(nèi)完全溶解后，加入高碘酸鈉1 g，乙二醇淬滅，至反應(yīng)完全后，將含有反應(yīng)物質(zhì)的溶液轉(zhuǎn)入透析袋中，去離子水透析3 d，收集析出的具有醛基的氧化透明質(zhì)酸（OHA）備用。

1.1.2 可注射水凝膠止血材料的制備

制備的氯化鈣水溶液（質(zhì)量濃度為120 mg/mL），分別將上述制備的琥珀酰殼聚糖（NSC）和具有醛基的氧化透明質(zhì)酸（OHA）于磷酸鹽緩沖液中溶解后加入到2組氯化鈣溶液中，制備出PEG1溶液、PEC2溶液。將2種溶液混合，封口后放置在高壓滅菌箱內(nèi)，經(jīng)溫度120 ℃、90 min后，控制組分呈現(xiàn)出溶液狀態(tài)，攪拌均勻后，旋轉(zhuǎn)流變儀處理10 min。熒光倒置顯微鏡觀察溶液內(nèi)氣泡，至溶液體系內(nèi)的氣泡消失，將2種溶液使用CO2恒溫培養(yǎng)箱輻照，掃描電子顯微鏡獲取NSC/OHA水凝膠結(jié)構(gòu)的SEM圖像。

1.1.3 材料分析

在上述制備的NSC/OHA水凝膠的基礎(chǔ)之上，通過溶脹性、抗菌性和粘附性能對(duì)水凝膠材料進(jìn)行測(cè)定。

（1）體液溶脹性能測(cè)試。參照標(biāo)準(zhǔn)YY/T 0471.1—2004 配制模擬體液，取經(jīng)過干燥的大小、質(zhì)量相近的干凝膠塊，將其放置在379 ℃的模擬體液中浸泡，直至質(zhì)量不發(fā)生變化，即可認(rèn)為達(dá)到溶脹平衡。t為間隔時(shí)刻，間隔t時(shí)間后取出稱重。

溶脹比（S）按照下列表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算，其中m0為干凝膠的質(zhì)量；mt為t時(shí)刻水凝膠的質(zhì)量。

S=mt-m0m0（1）

（2）水凝膠抗菌性能。以GB/T 20944—2007為參照，測(cè)定水凝膠樣品對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌性能，用瓊脂平皿擴(kuò)散法評(píng)估2種細(xì)菌的活性；

（3）水凝膠粘附性能。通過水凝膠對(duì)皮膚粘附強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，來模擬測(cè)定水凝膠的粘附性能，即：在2塊豬皮之間［25 mm（L）×20 mm（W）］的粘合面積上放置水凝膠，靜置30 min之后進(jìn)行拉伸測(cè)試，拉伸速度設(shè)定為5 mm/min。

（4）水凝膠止血性能。取12只ICR級(jí)6～8周小鼠（上海杰思捷提供），按照編號(hào)隨機(jī)均分成傳統(tǒng)止血組和水凝膠組，每組6只。將小鼠固定，于距尾部3 cm左右位置將小鼠尾巴剪斷，待有血液流出后，傳統(tǒng)止血組常規(guī)縫合止血，而水凝膠組小鼠在斷尾處注射NSC/OHA1.5 g水凝膠，并記錄全部出血量，至不再有血液流出為止。

（5）傅里葉變換紅外光譜表征。為分析其化學(xué)結(jié)構(gòu)，將干燥的NSC/OHA水凝膠置于Bruker VERTEX70型衰減全反射傅里葉變換紅外光譜儀的探頭下進(jìn)行測(cè)定。本次測(cè)試設(shè)定的采樣速率是80張譜/s，信噪比為55 000∶1，以及測(cè)量譜區(qū)為500～4 000 cm-1。

1.2 材料應(yīng)用

1.2.1 一般資料

選取本院2021年1月至2022年1月接受手術(shù)治療的86例腹部腫瘤患者作為本次研究的對(duì)象。根據(jù)其傷口處理方式的不同，將其分為傳統(tǒng)止血組和實(shí)驗(yàn)組，其中傳統(tǒng)止血組39例，男性17例，女性22例，平均年齡（54.36 6.28）歲。實(shí)驗(yàn)組47例，男性21例，女性26例，平均年齡（54.42SymbolqB@6.30）歲。傳統(tǒng)止血組和實(shí)驗(yàn)組的一般基礎(chǔ)資料比較差異無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），有可比性。本研究已獲得醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2.2 方法

傳統(tǒng)止血組術(shù)后采用傳統(tǒng)縫合止血方式。先用生理鹽水對(duì)傷口進(jìn)行清洗，然后使用可吸收縫合線以“8”字法，連續(xù)縫合法或鎖邊法進(jìn)行縫合。

實(shí)驗(yàn)組在傷口處局部注射止血NSC/OHA水凝膠。凝膠材料主要原材料：透明質(zhì)酸（HA）、高碘酸鈉（NaIO4）、丁二酸酐（SA）、殼聚糖（CS）、四臂聚乙二醇胺（4-arm-PEG）、端羧基聚乙二醇胺（PEG）、1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽（EDC）、N-羥基琥珀酰亞胺（NHS）、乙二醇（EG）、二甲基亞砜（DMSO）等。廠家制備思路是基于上述材料，首先制備可溶于水的琥珀酰殼聚糖（NSC）和具有醛基的氧化透明質(zhì)酸（OHA），然后制備注射水凝膠止血材料。

1.2.3 觀察指標(biāo)

結(jié)合以上制備的水凝膠材料，觀察術(shù)后的出血量、疼痛程度、有無感染以及止血的效果等指標(biāo)。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 22.0軟件統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)數(shù)資料用“n（%）”表示，比較采用χ2檢驗(yàn)，以“P＜0.05”為統(tǒng)計(jì)顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 水凝膠材料性能分析

2.1.1 SEM表征

NSC/OHA水凝膠樣品SEM圖像如圖1所示。

從圖1可以看出，隨著水凝膠交聯(lián)含量的增加，由于水凝膠網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)密度的逐步提高，4種水凝膠的儲(chǔ)存模量逐漸增加，分別為58、100、251和368 Pa。用掃描電鏡觀察凍干水凝膠的形貌，所有水凝膠均顯示出相互連通的多孔結(jié)構(gòu)。隨著交聯(lián)劑含量的增加，水凝膠的孔徑由204 mm逐漸減小到107 mm。

2.1.2 NSC/OHA水凝膠在體液中的溶脹性能

NSC/OHA水凝膠在體液中的溶脹性能測(cè)試如圖2所示。

從圖2可以看出，隨時(shí)間的增加，NSC/OHA水凝膠的吸水性能呈現(xiàn)出先增加而后增加幅度漸漸趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)。這說明NSC/OHA水凝膠在模擬體液中具備較大的吸水能力，且能夠持續(xù)較長時(shí)間吸收傷口滲出的血液和組織液。

2.1.3 NSC/OHA水凝膠抗菌性能

NSC/OHA水凝膠對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌性能測(cè)試如圖3所示。

從圖3可以看出，在溫度37 ℃條件下與水凝膠接觸2 h后，99%以上的大腸桿菌和100%金黃色葡萄球菌被水凝膠NSC/OHA1.0、水凝膠NSC/OHA1.5和水凝膠NSC/OHA2.0殺死。結(jié)果表明，NSC/OHA水凝膠對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有很好的抗菌活性；然而，交聯(lián)劑含量最低的水凝膠NSC/OHA0.5對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的殺滅率分別為24%和91%。

2.1.4 NSC/OHA水凝膠粘附性能

NSC/OHA水凝膠的粘附能力測(cè)試結(jié)果如圖4所示。

從圖4可以看出，隨著NSC/OHA質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0.5%提高到2.0%，水凝膠的粘接強(qiáng)度逐漸從1.3 kPa提高到4.6 kPa。對(duì)于水凝膠的粘接機(jī)理，席夫堿反應(yīng)的化學(xué)鍵交聯(lián)粘接是主要的相互作用。此外，水凝膠和帶負(fù)電荷的—CONH、—CO、—OH基團(tuán)和鹽酸摻雜聚苯胺之間的靜電相互作用，使得豬皮與NSC/OHA水凝膠之間形成了粘附力。

2.1.5 NSC/OHA水凝膠止血性能

NSC/OHA1.5水凝膠的止血能力測(cè)試如圖5所示。

從圖5可以看出，水凝膠組濾紙上幾乎沒有明顯的血跡，傳統(tǒng)止血組濾紙上有大面積的血斑。水凝膠組失血（214.7±65.1）mg高于傳統(tǒng)止血組（1997.6±507.9）mg，且差異顯著（P<0.01）。結(jié)果表明，水凝膠膠粘劑具有良好的體內(nèi)止血活性，殼聚糖的天然止血活性以及水凝膠的粘附性能在活體止血中可能起協(xié)同止血作用。因此，NSC/OHA1.5具有快速原位凝膠特性、良好的粘接性能和良好的止血性能，在實(shí)際應(yīng)用中是一種有效的抗出血水凝膠屏障。據(jù)報(bào)道，殼聚糖具有一定的止血作用。這種水凝膠粘合劑可以粘附在周圍的組織上，并迅速固化，起到止血的作用。選用NSC/OHA1.5水凝膠進(jìn)行體內(nèi)止血和傷口愈合，因?yàn)樗哂心z速度快、穩(wěn)定性好、自愈能力強(qiáng)、抗菌活性好、粘附性好等優(yōu)點(diǎn)。

2.1.6 NSC/OHA水凝膠的光譜表征

NSC/OHA水凝膠的光譜表征圖譜如圖6所示。

從圖6可以看出，OHA中醛基拉伸振動(dòng)引起的1 702 cm-1特性峰在干燥水凝膠NSC/OHA2.0光譜中消失。此外，水凝膠NSC/OHA2.0在1 644 cm-1時(shí)的吸收強(qiáng)度較高。結(jié)果表明，通過席夫堿反應(yīng)，NSC與OHA發(fā)生交聯(lián)，水膠中醛基團(tuán)完全消耗。

2.2 水凝膠應(yīng)用效果

2.2.1 2組術(shù)后情況的比較

2組在術(shù)后疼痛無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P>0.05）；但實(shí)驗(yàn)組術(shù)后出血率為4.26%（2/47），術(shù)后感染率為2.13%（1/47），顯著低于傳統(tǒng)止血組（P<0.05）；具體結(jié)果如表1所示。

2.2.2 2組術(shù)后的止血有效率比較

研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)組47例中術(shù)后無出血45例，止血有效率為95.74%，較傳統(tǒng)止血組79.49%（31/39）明顯升高（P<0.05）；具體結(jié)果如表2所示。

由表2可知，2組在止血有效率方面有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。

3 討論

常用的縫合止血不僅增加了疼痛，且容易引發(fā)感染。因此，臨床中采用凝膠材料成為一種趨勢(shì)。

一方面，本研究中使用的NSC/OHA水凝膠材料具有殺菌消炎的作用效果，此外，NSC/OHA水凝膠也能夠促進(jìn)術(shù)后傷口的愈合。從上述臨床研究的結(jié)果來看，采用NSC/OHA水凝膠的實(shí)驗(yàn)組術(shù)后出血率和術(shù)后感染率均要明顯低于僅使用傳統(tǒng)縫合止血的傳統(tǒng)止血組，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。最近的研究表明，溫暖潮濕的環(huán)境可以使傷口更快、更好地愈合。水凝膠具有高含水量、可調(diào)機(jī)械穩(wěn)定性、出色的注射性和出色的生物相容性，類似于軟組織的3D結(jié)構(gòu)，注射后原位固體凝膠形成優(yōu)異，在非侵入性治療中顯示出巨大的潛力：它們可以發(fā)揮多種功能來促進(jìn)傷口愈合，并允許對(duì)復(fù)雜的傷口愈合過程進(jìn)行控制。由此，本研究還可以得出采用的NSC/OHA水凝膠材料，所有水凝膠均顯示出相互連通的多孔結(jié)構(gòu)，說明產(chǎn)品制備成功；另一方面，通過性能能夠看出，該水凝膠材料表現(xiàn)出良好的粘附性能和抗菌性能。

4 結(jié)語

NSC/OHA水凝膠止血材料具有良好的粘附性能和抗菌能力；在臨床應(yīng)用方面，在術(shù)后出血和預(yù)防感染方面效果明顯，可減輕腫瘤手術(shù)患者術(shù)后出血率，具有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

［1］ 馮茜，張琨雨，李睿，等.可注射水凝膠及其在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用［J］.高分子學(xué)報(bào)，2021，52（1）：16-20.

［2］ 徐新葉，彭春雨，劉祥.碳量子點(diǎn)增強(qiáng)的聚乙烯醇/聚丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)電水凝膠在可穿戴傳感器上的應(yīng)用［J］.生物化工，2022，8（5）：54-59.

［3］ 駱井萬，范海明，劉暢，等.可注射封閉性水凝膠力學(xué)性質(zhì)與其止血性能的相關(guān)性［J］.醫(yī)用生物力學(xué)，2020，35（4）：6-9.

［4］ 沈月，欒鳳蘭，邢桂紅，等.聚氨酯/BSP復(fù)合水凝膠的制備及傷口應(yīng)用［J］.粘接，2022，49（12）：41-44.

［5］ 馬莉，仇威王，吳德群.抗菌止血水凝膠醫(yī)用敷料的制備及其性能研究［J］.紡織科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2022，39（4）：7-10.

［6］ 劉方，單爭(zhēng)明，湯雨蕾，等.臭氧緩釋水凝膠止血及促傷口愈合作用［J］.中國組織工程研究，2021，25（22）：5-8.

［7］ 魯手濤，周揚(yáng)，徐海榮，等.天然高分子材料水凝膠在傷口敷料中的應(yīng)用［J］.工程塑料應(yīng)用，2020，48（2）：5-10.

［8］ 康玲玲，張禾蓉，王哲，等.N-異丙基丙烯酰胺類納米水凝膠在生物識(shí)別中的研究進(jìn)展［J］.功能材料，2020，51（6）： 6044-6051.

［9］ 馮楊英凡，陳楷文，王華楠，等.生物功能化聚乙二醇基復(fù)合水凝膠的制備，性能研究及在感染創(chuàng)口修復(fù)中的初步應(yīng)用［J］.華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)：醫(yī)學(xué)版，2020，49（4）：8-11.

［10］ 祁增華，李釩，丁晟，等.鄰苯二酚/微纖維膠原止血水凝膠的制備及其性能研究［J］.醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2022，43（4）：20-28.

［11］ 張浩然，王士凡，朱文友，等.抗菌水凝膠在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究進(jìn)展［J］.化學(xué)試劑，2021，43（5）：622-631.

［12］ 梁飛，謝賢鑫，楊盟.多功能殼聚糖水凝膠醫(yī)用材料的功能性研究［J］.化工新型材料，2021，49（2）：240-243.

［13］ 門貝，李永軍，蔣澍.聚醚醚酮口腔生物材料在口腔修復(fù)中的使用［J］.粘接，2022，49（9）：77-81.

［14］ 馬瑩瑩.醫(yī)學(xué)護(hù)理用可降解水凝膠傷口敷料的制備及應(yīng)用［J］.粘接，2022，49（8）：13-16.

［15］ 甘麗莉，熊娜，劉燕飛.水凝膠藥物支架修復(fù)皮膚創(chuàng)面：臨床應(yīng)用可能性的挑戰(zhàn)［J］.中國組織工程研究，2021，25（22）：6-10.

［16］ 包贊娟，賴登旺，龐景明，等.抗菌水凝膠的研究進(jìn)展［J］.包裝學(xué)報(bào)，2020，12（6）：7-10.

［17］ 李奕璇，江旭，秦梓通，等.抗炎抗菌水凝膠應(yīng)用于糖尿病慢性傷口的研究進(jìn)展與展望［J］.西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)：醫(yī)學(xué)版，2022，43（6）：9-11.

［18］ 楊航，熊玉竹，蘭顯玉，等.抗菌水凝膠在傷口敷料中的應(yīng)用［J］.化工新型材料，2022，50（8）：6-10.

［19］ 曹美文，王棟.納米復(fù)合抗菌水凝膠的制備與性能［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2021，38（12）：180-183.

［20］ 樂國平，席立成.緩釋抗菌微球復(fù)合型組織工程材料水凝膠的制備及性能評(píng)價(jià)［J］.中國組織工程研究，2022，26（21）：3298-3305.