基于碳纳米管/羟丁基壳聚糖复合海绵的高效安全止血材料研究取得进展

发布时间：2021.11.12

       不可控出血是创伤发生后造成人员死亡的主要原因，比例高达创伤致死人数的35%。使用合适的止血材料是控制出血最有效的方法。目前，多种二维止血材料如壳聚糖类止血纱布等被广泛应用于战场和日常意外事故中出血的止血。但是，有限的血液吸收能力限制了二维材料在控制严重出血中的应用。因此，具有更强吸收能力的三维止血材料如明胶海绵等被开发出来用以克服二维材料的缺点。尽管三维材料具有优异的血液吸收性能，但其力学性能较差并由此导致其保持血液的能力较弱，因此急需改善三维材料的力学性能以提高其止血能力。

       基于此，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张智军研究员团队与李清文研究员团队合作，开发出一种具有超高弹性、强大的吸收并保持血液能力、良好生物相容性和抗菌性能的碳纳米管/羟丁基壳聚糖 (JWCNT/HBC) 复合止血海绵。通过对初级碳纳米管 (CNT) 海绵中碳纳米管搭接点进行“焊接”，极大地提高了碳纳米管海绵的力学性质，得到超高弹性的连接点焊接碳纳米管海绵 (JWCNT)。然后在碳纳米管海绵表面包覆一层羟丁基壳聚糖 (HBC)，用以改善碳纳米管海绵的亲水性和生物相容性 (图1)。经过以上处理的止血海绵在循环压缩中表现出稳定的回弹稳定性且具有强大的液体吸收能力 (吸收自身重量87.94 ± 5.92 倍的水和81.10 ± 11.83 倍的血液)。在大鼠肝脏出血模型的止血实验中，该JWCNT/HBC复合止血海绵在止血速度 (110 ± 15.49 s) 和总出血量 (0.11 ± 0.03 g) 方面明显优于商用明胶海绵 (止血时间：245.83 ± 29.40 s，出血量：0.27 ± 0.076 g)和壳聚糖类止血垫片(止血时间：174.16 ± 12.42 s，出血量：0.19 ± 0.036 g) (图2)。实验还发现，该止血海绵表现出良好的生物相容性及抗菌活性。

    上述工作为快速止血进而显著降低创伤后过量出血致死率提供了一种新的备选材料。相关研究成果以“Highly Resilient, Biocompatible, and Antibacterial Carbon Nanotube/Hydroxybutyl Chitosan Sponge Dressing for Rapid and Effective Hemostasis”为题，近期发表在国际学术期刊Journal of Materials Chemistry B上。

      课题组博士生张伟为第一作者，张智军研究员、李清文研究员与黄洁副研究员为共同通讯作者。

  Wei Zhang, Liming Zhao, Chen Gao, Jie Huang^*, Qingwen Li^* and Zhijun Zhang^* J. Mater. Chem. B, 2021, DOI: 10.1039/D1TB01911B.

图1. HBC (a)、JWCNT海绵 (b) 和JWCNT/HBC海绵 (c) 制备示意图。

图2. JWCNT/HBC海绵止血效果。