親水粘附型殼聚糖織物的制備及其止血研究

楊俊鋒　萬婷婷　楊凱聃　施金枝　陳瑞娜　王亞超　張思盈　胡雅新　董齊　周應山

摘要：通過吸收和濃縮血液，實現對紅細胞和血小板的快速聚集，對止血尤為重要。為了提高殼聚糖織物對血液的吸收效果，采用丙烯酸對殼聚糖纖維進行親水性改性，得到不同羧乙基取代度的羧乙基化殼聚糖（CECS）纖維；為了提高殼聚糖織物的組織粘附性能，采用HCl對殼聚糖纖維進行氨基質子化處理，得到水溶型質子化殼聚糖（CS-HCl）纖維。進一步，以聚乳酸（PLA）長絲為芯層、CECS纖維為鞘層，通過環錠紡紗工藝，得到PLA@CECS包芯紗線，再以PLA@CECS包芯紗線作為芯層、CS-HCl纖維為鞘層，通過摩擦紡工藝，得到具有三層結構的PLA@CECS@CS-HCl包芯紗線。繼而經針織加工，得到PLA@CECS@CS- HCl織物（殼聚糖織物）。殼聚糖織物表面具有良好的親水性，也顯示出良好的血液垂直吸收性。同時，溶脹的殼聚糖織物也具有優異的血液封堵能力。殼聚糖織物能緊密粘附在組織表面。在兔肝臟和兔股動脈損傷模型中，高羧乙基取代度的殼聚糖織物F-H-fabric的止血時間和出血量均顯著少于紗布，顯示其優秀的止血性能。此外，殼聚糖織物具有良好的細胞相容性和血液相容性。殼聚糖織物未來在致命性大出血急救領域具有廣闊的應用前景。

關鍵詞：殼聚糖；聚乳酸；纖維；紗線；織物；親水性；粘附；止血

中圖分類號：TS104????? 文獻標志碼：A?? 文章編號：2097-2911-（2023）03-0001-14

Study of the Preparation and Homeostatic Properties ofHydrophilic Adhesive Chitosan Fabric

YANG Junfeng1a， WANG Tingting1a， YANG Kaidan1b， SHIJinzhi2， CHEN Ruina1b， WANG Yachao1b， ZHANG Siying1a， HU Yaxin1b， DONG Qi1a*， ZHOU Yingshan1ab*

（1.a. State Key Laboratory of New Textile Materials and Advanced Processing Technologies; b. College of Materials Scienceand Engineering， Wuhan Textile University， Wuhan 430073， China;2. People's Hospital of Wuhan University， WuhanUniversity， Wuhan 430060， China）

Abstract： To achieve rapid aggregation of red blood cells and platelets by absorbing and concentrating blood is particularly important for hemostasis. In order to improve the blood absorption capacity of chitosan fabric， carboxyethyl chitosan （CECS） fiber with different degree of carboxyethyl substitution was synthesized by the reaction between acrylic acid and chitosan fiber. Meanwhile， to improve the tissue adhesion of chitosan fab- ric， water-soluble protonated chitosan fiber （CS-HCl） was prepared by modifying chitosan fiber with HCl. Fur-thermore， polylactic acid （PLA）@CECS core-spun yarns were obtained by ring spinning of （PLA） filament as core layer and CECS fiber as sheath layer， then PLA@CECS@CS-HCl core-spun yarns with three-layer structure was obtained by covering CS-HCl fiber on PLA@CECS core-spun yarns. Finally， PLA@CECS@CS- HCl fabric （chitosan fabric） was prepared by knitting.Chitosan fabric has good hydrophilicity and also shows good vertical absorption of blood. Meanwhile， swollen chitosan fabrics also have excellent blood blocking property. Chitosan fabrics can tightly adhere to the surface of tissues. In the rabbit liver model and femoral ar- tery injury model， the hemostatic time and blood loss of the fabric （e.g. F-H-fabric） were significantly less than those of gauze， showing its excellent hemostatic properties. In addition， the fabric had good cytocompati- bility and blood compatibility. Chitosan fabric is a promising hemostatic material for fatal massive hemor- rhage in the future.

Keywords： chitosan; PLA; fiber; yarn; fabric; hydrophilicity; adhesiveness; hemostasis

戰爭和交通事故等會造成人類致命性大出血，導致全球每年大約有150萬人死亡[1，2]。美軍戰爭傷亡統計表明，90%的戰傷死亡是發生在傷后數分鐘到數小時之間，特別是前3小時內，傷員送至醫療機構之前，因此，開發快速高效的止血材料非常有必要。致命性大出血存在出血快、血壓高、創面大等特點。針對此特點，理想的止血材料需具備以下特征：（1）快速吸液，封堵傷口[3]；（2）凝血功能，快速誘導紅細胞和血小板聚集，促進止血[4]；（3）良好的生物相容性和生物降解性[5]；（4）良好的粘附性，防止敷料從傷口脫落，導致血液滲漏[6]。

目前，市售的止血材料主要有：沸石、蒙脫石、高嶺土等無機止血粉末；殼聚糖、明膠海綿等止血海綿；殼聚糖、纖維素纖維等織造而成的止血紗布。其中，無機止血粉具有高的比表面積，可快速與血液作用，實現凝血。然而，這些無機止血粉在止血過程中往往存在大量放熱情況，容易引起組織灼傷。此外，它們也不能在體內被降解，容易進入血管引起血栓等安全性問題[7]。殼聚糖類止血材料，因其具有誘導紅細胞聚集等作用，從而具有良好的止血效果[8]。然而，殼聚糖類止血材料在使用形式上存在差異，導致其止血效果參差不齊。高吸液、柔軟而疏松的海綿或纖維劑型，往往呈現出良好的止血效果。為此，國外內研究機構進行了大量的改良研究，制備了高吸液型的殼聚糖纖維布（季銨鹽改性[9]、羧甲基改性[10]和琥珀酰化改性[11， 12]），使其與血液接觸后可以快速吸收血液中的水分，濃縮血液，富集紅細胞和血小板[13]。如若進一步賦予其組織粘附性，使其能緊密粘附在出血組織上，提供其創面封閉作用，能起到協同增強止血的效果，為該材料在動脈創傷等大出血急救上提供可能。

本研究中，我們首先制備了羧乙基化殼聚糖（CECS）纖維和水溶型質子化殼聚糖（CS-HCl）纖維，然后，以聚乳酸（PLA）長絲為芯層、CECS纖維為鞘層，通過環錠紡紗工藝，得到PLA@CECS包芯紗線，再以 PLA@CECS 包芯紗線作為芯層、 CS-HCl纖維為鞘層，通過摩擦紡工藝，得到具有三層結構的 PLA@CECS@CS-HCl 包芯紗線。該包芯紗外層可接觸水分而逐漸溶解，緊密粘附出血創面，防止血液外滲；中間層可實現對血液中水分的快速吸收，濃縮血液，富集血紅細胞和血小板，快速止血；包芯紗芯層PLA長絲，具有良好的機械性能和疏水性[14， 15]，可以提供織物在血液吸收后足夠的濕態強度。該包芯紗經針織加工，可以得到PLA@CECS@CS-HCl織物（殼聚糖織物）。本課題對該織物的化學結構、力學性能、水/血液的吸收能力以及濕組織粘附性能和體外生物降解性能等進行了系統研究。同時，利用兔肝、兔股動脈損傷出血模型，對其止血性能進行系統評價，并揭示其止血機制。

1實驗部分

1.1材料與儀器

材料：殼聚糖纖維（粘度=310 mpa· s，脫乙酰度=74%）購于濰坊盈珂海洋生物材料有限公司，PLA長絲（150D/48F）購于新鄉日鑫紡織有限公司，丙烯酸購于國藥集團，PBS磷酸鹽緩沖液粉劑（pH=7.4）購于上海瑞永生物科技有限公司。

儀器：WHY-2型水浴震蕩箱（常州國宇儀器制造有限公司）；HFX-02型摩擦紡紗機（蘇州華飛紡織科技有限公司）；HFX-3.60小樣細紗機（天津嘉城機電設備有限公司）；H400型紗線毛羽測試儀（蘇州長風紡織機電科技有限公司）；Nicolet IR300型FTIR紅外光譜測試儀（賽默飛世爾科技公司）；OCA 15EC 型接觸角測量儀（德國 Data- physics 公司）；AV 400 NMR 型核磁儀（德國布魯克公司）；Phenmo Pure型掃描電子顯微鏡（復納科學儀器有限公司）；RH-2000型3D顯微鏡（中國浩視有限公司）；INSTRON 5943型萬能材料試驗機（美國INSTRON公司）。

1.2材料制備

1.2.1 CECS纖維的制備

CECS纖維的合成，根據本課題組報道的方法來制備[16]。簡單來講，將殼聚糖纖維、丙烯酸置于一定的溶劑中，在60℃下反應48h 。之后，用氫氧化鈉/乙醇的水溶液，將體系的pH值調至10-12，再用乙醇/水的混合溶液將其洗至中性，脫水，烘干得到CECS纖維。通過調節丙烯酸的用量，可以得到不同羧乙基取代度的 CECS 纖維。根據其羧乙基取代度的低高值，分別將CECS纖維命名為 CECS-L 和 CECS- H 。羧乙基取代度（DS）的計算公式為：DS=（A2.5/ A1.9）×（1-0.74），其中 A2.5和 A1.9分別為1 H NMR 譜圖中δ=2.5 ppm 和δ=1.9 ppm處的峰面積，0.74為脫乙酰度。

1.2.2 PLA@CECS包芯紗的制備

對 CECS 纖維進行開松和梳理，得到 CECS 纖維生條。之后，通過粗紗工序對生條進行牽伸，牽伸倍數為2～12倍，粗紗定量為200～800 tex，錠子速度設為6000 r/min 。最后，以 PLA 長絲為芯層，CECS纖維為鞘層，制備PLA@CECS 包芯紗。以CECS-L纖維和CECS-H纖維為鞘層的紗線分別命名為R-L-yarn 和R-H-yarn 。紗線制備過程中需控制溫度在20-30℃;濕度在30-60%。

1.2.3 CS-HCl纖維的制備

將殼聚糖纖維生條放入鹽酸/乙醇/水溶液（鹽酸：3 mL；乙醇：300 mL；水：30 mL）中，在25℃下反應3h，然后用乙醇洗滌后干燥，得到 CS-HCl纖維生條。

1.2.4 PLA@CECS@CS-HCl紡包芯紗的制備

以PLA@CECS包芯紗為芯層、CS-HCl纖維為鞘層，通過摩擦紡制備 PLA@CECS@CS-HCl 三層結構包芯紗線。梳毛輥的轉速6000r/min；摩擦輥的轉速為7500 r/min；細度為88 tex。以 R-L-yarn 和 R-H-yarn 為芯層制備的 PLA@CE- CS@CS-HCl包芯紗線分別命名為F-L-yarn和F-H-yarn。

1.2.5 PLA@CECS@CS-HCl織物的制備

采用LTJ-6型手搖橫機對PLA@CECS@CS- HCl包芯紗線進行編織，得到PLA@CECS@CS- HCl織物（殼聚糖織物）。F-L-yarn和F-H-yarn采用的織物組織結構為平紋，其制備的單面織物分別命名為：F-L-fabric和F-H-fabric。

1.3測試與表征

1.3.1結構表征

取適量的 CS 和 CECS 纖維樣品溶于 CD3COOD/D2O，進行1H-NMR 分析。分別采用 XRD、DSC、SEM、EDS，對纖維和紗線的成分、結構和形貌進行表征。采用接觸角測試儀對織物的親疏水性進行測試。

1.3.2纖維的回潮率測試

（1）實際回潮率的測試：稱取1 g纖維質量記為M1，當時的溫度為20℃ ， 濕度為96%。然后將樣品置于100±2℃的烘箱內，每隔兩小時進行一次稱重質量記為M2，每組樣品重復三次。實際回潮率為樣品初始吸濕狀態下的含水率，纖維實際回潮率R1計算公式如下：

R1=× 100%

（2）標準回潮率的測試：將上述烘干至恒重的樣品，放入恒溫恒濕實驗室進行調濕（溫度：20±2℃ ， 濕度：65±4%），使其達到吸濕平衡。將纖維樣品放置24h后稱重，每隔兩小時再次稱重質量記為m1。然后將恒重的樣品放入100±2℃的烘箱內，烘干至恒重并記錄其質量為m2，每組樣品重復三次。纖維標準回潮率R2計算公式為：

R2=× 100%

1.3.3紗線的細度及含量測試

采用定長稱重法測定紗線的粗細。取1 m 紗線長度記為 L，在公定回潮率下精準稱重，取10次稱量后的平均重量Gk。紗線的線密度Nt為：

取1 m F-L-yarn或F-H-yarn，烘干后稱重m1；取1 m R -L-yarn或R -H-yarn，稱重m2。CS-HCI 含量wt計算公式如下，CECS 含量計算方法與 CS-HCI類似。

1.3.4紗線及織物的力學性能表征

取紗線（F-L-yarn、F-H-yarn）在萬能材料試驗機上測試其力學性能。拉伸的速度為10 mm/ min，夾距為100mm，每種樣品至少測試10次以上。

將織物（F-L-fabric、F-H-fabric）剪成2 cm ×2 cm 的長條，在萬能材料試驗機上測試其干濕態力學性能（濕態樣品是在PBS溶液中浸泡30min 制備而成）。拉伸的速度為10 mm/min，夾距為10 mm，每組測試重復3次。

1.3.5紗線的毛羽性能表征

采用H400紗線毛羽測試儀測試F-L-yarn和 F-H-yarn的毛羽指數，測試速度：30 m/min；片段長度：10m；每組樣品測試10次。

1.3.6紗線和織物的吸液性能表征

將紗線固定在載玻片上，然后將液體（去離子水、PBS和模擬體液A溶液）滴加在紗線上，利用3D顯微鏡觀察紗線吸液前后的直徑變化。

在37℃ ， 分別將織物（稱重為m0）浸泡在100 mL PBS或者A溶液中5 s和30min 。然后，用鑷子將樣品的一角懸垂30 s，稱其質量，為m1。溶脹率W由下列公式計算：

將1 mL羅丹明B染料（0.1 w/v %）滴加在織物表面（2 cm ×2 cm），觀察液體在織物中的擴散情況并拍照。紗布組作對照組。

1.3.7織物的濕組織粘附性能表征

將織物F-H-fabric剪成2 cm ×4 cm 的長條，貼在家兔的肝臟組織上（肝臟組織提前用PBS溶液潤濕），觀察其在濕組織上的粘附效果。

1.3.8細胞相容性實驗

根據我們報道的方法[17]，對織物進行細胞毒性測定。織物在75%乙醇中浸泡4小時，然后紫外線照射12小時殺菌。織物與培養基的浸提液比為0.2 g/mL 。按照 GB/T 16886.5-2017標準中的方法，進行細胞毒性測試。

1.3.9織物在不同動物模型中的止血性能

分別利用兔肝臟損傷模型和兔股動脈損傷模型評價織物的止血能力[18]。

（1）兔肝臟損傷止血測試

利用手術刀，在兔肝臟上制作長1.0 cm、深4.0 mm的切口。待切口自由出血10 s后，將織物 F-H-fabric貼敷在出血口，用20 g砝碼垂直按壓在切口上。每隔20 s，觀察一次出血情況，直到止血完成，記錄止血時間和出血量。

（2）兔股動脈損傷止血測試

用1 mL注射器的針尖刺入兔股動脈，形成約3mm的縱向切口。待切口自由出血5 s后，將織物F-H-fabric貼敷在出血口，用100 g砝碼垂直按壓在切口上。每隔20 s，觀察一次出血情況，直到止血完成，記錄止血時間和出血量。

1.3.10體外材料-血液接觸試驗

將加有抗凝劑的兔全血置于離心機中，以1000 rpm 的速度離心20 min 。離心后上清液為血漿，下層沉淀為紅細胞。血漿置于離心管中，以1440 rpm的速度離心10 min，得到純血漿，保存在4℃冰箱中。在下層沉淀物中加入生理鹽水，在3000 rpm下離心10 min，重復此步驟3次，得到純紅細胞（Red blood cells， RBCs），保存在4℃的冰箱中。

（1）紅細胞粘附、血小板聚集、溶血試驗及體外凝血指數測試（BCI）

根據我們之前報道的方法[19]，對織物 F-H- fabric進行溶血、體外凝血指數、紅細胞粘附和血小板聚集效果測試。通過掃描電子顯微鏡，觀察紅細胞和血小板在織物上的粘附情況。紗布組為對照組。

（2）血液滲透試驗

將織物F-H-fabric（0.03 g）置于漏斗細管中，用推泵以10 mL/min 的血流速度將兔全血滴入漏斗中，觀察織物的抗血液滲透情況。

2結果與討論

2.1 CECS纖維和CS-HCl纖維的制備

通過殼聚糖纖維的-NH2與丙烯酸的 CH2= CH-之間的邁克爾加成反應，合成了 CECS纖維（圖1（a））。核磁氫譜上δ=2.5 ppm和δ=3.3 ppm 處出現了兩個新峰，歸屬于亞甲基質子峰（- CH2CH2COO-），表明丙烯酸成功接枝到殼聚糖的氨基上[16]。通過計算，CECS-L 和 CECS- H 中羧乙基的取代度分別為0.38和0.54。通過鹽酸與殼聚糖纖維間的質子化反應，得到 CS-HCl纖維（圖1（a））。SEM結果（圖1（b））顯示，殼聚糖纖維經過丙烯酸和鹽酸改性后，纖維的表面和橫截面形貌和直徑沒有發生明顯變化，表明改性不會明顯破壞纖維的結構。

2.2 PLA@CECS@CS-HCl包芯紗的制備和性能

PLA@CECS@CS-HCl三層包芯紗結構示意圖如圖2（a）所示。Mapping和EDS結果顯示，如圖2（a）和2（b），Cl元素僅分布在紗線最外層，N 元素分別在中間和外層，而O元素出現在紗線的所有層中，證實了PLA@CECS@CS-HCl紗線的三層結構。PLA@CECS@CS-HCl包芯紗的各層成分含量如圖2（c）所示，其中PLA含量為17.1～18.7%。包芯紗的毛羽長度主要分布在1-3 mm，如圖2（d），其中，F-L-yarn和F-H-yarn的1 mm毛羽含量分別為54/m和59/m，顯著高于普通棉紗（8/m）[20]。短而多的毛羽，提高了紗線的比表面積，使其在與血液接觸時能充分作用，迅速吸收血液中的水分形成凝膠，粘附封閉傷口，從而實現快速止血的目的[21]。圖2（e）描述了紗線在不同溶液中的吸液溶脹行為。可以看出，未溶脹的 PLA 芯層被溶脹的改性殼聚糖纖維鞘層包裹。而且，F-H-yarn吸液后的直徑明顯大于F-L-yarn，顯示出更好的吸液能力，如圖2（f）。殼聚糖纖維在紡絲成型的過程中經過牽伸后纖維分子鏈間排列規整，形成大量氫鍵，網絡緊密，水分子難以進入[10]。通過羧乙基化及質子化改性，破壞了殼聚糖纖維分子鏈上的氫鍵，有利于水分子進入，提高了纖維的吸收液體的能力[22]。此外，纖維間的間隙結構也有利于紗線的液體吸收。紗線的高吸液能力在止血中起著至關重要的作用，因為它能迅速吸收血液中的水分，聚集紅細胞和血小板，濃縮凝血因子，同時形成凝膠作為對抗血壓的物理屏障，從而促進止血[23]。

2.3 PLA@CECS@CS-HCl織物的結構和力學性能

利用針織工藝，將 PLA@CECS@CS-HCl 包芯紗織成具有平紋結構的織物。如圖3（a）所示，織物表面為正面線圈，紗線表面纖維沿垂直紗線徑向方向包覆，形成較為緊密的結構。這種線圈結構有助于織物容納更多的水分，可以顯著提高織物的吸液性能，通過濃縮血液實現紅細胞和血小板的快速聚集，從而促進血栓的形成。同時，針織物中 CECS 纖維吸收水分后能促使織物膨脹，從而閉合纖維間空隙，密封出血口，達到止血的目的。圖3（b）展示了殼聚糖纖維，CS-HCl纖維，CECS纖維，F-L-fabric，F-H-fabric和PLA的X 射線衍射圖譜。可以看出，殼聚糖纖維在2θ=10.2°和20.0°處出現兩個尖峰[24]，而CECS纖維在2θ=8.4°和20.3°附近出現寬而鈍的峰，CS-HCl 纖維更是無明顯出峰，表明，改性反應不同程度地破壞了殼聚糖纖維的結晶結構。PLA長絲在2θ=16.7°和29.0°處出現兩個特征峰[25]，然而，經環錠紡、摩擦紡和針織加工后，PLA長絲在2θ=16.7°附近的結晶峰明顯減弱，在2θ=29.0°附近的結晶峰基本消失，表明，織物中 CECS 和 PLA 分子之間存在氫鍵作用力。在DSC曲線上，如圖3（c），PLA 長絲在92℃處出現明顯的結晶峰（Tc），在175℃處出現明顯的熔融峰（Tm）[25]。然而，織物中PLA的Tc 從92℃移動到100℃ ， 并且峰強明顯減弱，表明CECS和PLA之間形成分子間氫鍵，類似于X射線衍射結果。建立在包芯紗中PLA長絲作為強力支撐、CECS/PLA之間的氫鍵作用力以及針織的線圈結構的基礎上得到的的 PLA@CECS@CS-HCl 織物顯示出良好的機械強度。如圖3（d）所示，F-L-fabric和F-H-fabric 干態斷裂應力分別為2.6 MPa和3.1 MPa，顯著高于作為止血材料的殼聚糖膜[9]；F-L-fabric和F-H- fabric濕態斷裂應力分別為1.4 MPa和0.6 MPa，高于貽貝和藤壺啟發的雙仿生水凝膠[6]。較高的濕態強度，對于止血材料而言，可以產生較強的物理屏障來抵抗血液滲透，從而能為出血口提供更好的密封，有效止血[26]。

2.4 PLA@CECS@CS-HCl織物的吸液性能

經過親水性羧乙基的引入和氨基質子化處理得到的PLA@CECS@CS-HCl織物表面親水性顯著提高，其水接觸角遠遠小于殼聚糖無紡布，如圖4（a）。基于此，我們對PLA@CECS@CS-HCl織物的吸液性能進行進一步地考察。如圖4（b）所示，F-H-fabric織物在PBS中30 min內可以吸收自身重量7倍的液體，顯著大于F-L-fabric，表明， F-H-fabric織物具有良好的吸液性能。此外，F-H- fabric織物在PBS中的吸液量高于在A溶液（模擬體液）中的吸液量，可能由于A溶液中鈣離子與CECS中的羧基發生離子交聯，降低纖維的吸液量。同時，我們也對織物的液體擴散行為進行了研究，結果如圖4（c）所示。

對于紗布組，染液從中心擴散到邊緣。對于織物組，F-L-fabric 和 F-H-fabric 都吸收了染液，并將染液固定在織物的中心位置，沒有擴散至織物的邊緣，表明，織物對于水分具有非擴散性。其原因在于，CECS纖維的液體吸收是沿纖維的徑向而不是沿長度方向進行[27]，這種特性使得織物能有效地將水分子固定在接觸界面，從而阻止了液體的擴散。這種液體的非擴散特性賦予了織物抗血液滲透的能力。如圖4（d）所示，F-H- fabric能阻斷大量兔血液，培養皿上未見任何兔血液，而紗布組血液穿透的現象清晰可見。在實際止血應用中，止血材料的血液穿透性往往會導致止血失敗[28]。

2.5 PLA@CECS@CS-HCl織物的粘附性能

就大出血急救而言，盡快封閉出血口以減少失血，能最大程度地避免失血過多引起的休克和死亡。賦予止血材料一定的組織粘附性，能為其發揮高效止血效果提供可能性。為此，我們在織物表層構建了氨基質子化的 CS-HCl，利用靜電作用，賦予織物一定的組織粘附性。如圖5所示，F-H-fabric對兔肝臟呈現出一定程度的粘附性，主要是因為織物表面的氨基正電荷與組織表面的負電基團形成靜電作用力，建立起快速高效的粘附[29]。此外，織物中間層的親水性 CECS纖維能有效地吸收界面上的水分子，形成物理交聯的水凝膠，協同密封傷口，促進止血[30]。

2.6 PLA@CECS@CS-HCl織物的體內止血性能

我們通過兔肝臟和兔股動脈損傷模型考察了PLA@CECS@CS-HCl織物的止血性能，如圖6（a）所示。在兔肝臟止血測試中，F-H-fabric的止血時間為44±9 s，出血量為71±22 mg，均顯著低于紗布組（204±16 s，p <0.01；1688±901 mg，p <0.05）。同樣地，在兔股動脈止血測試中， F-H-fabric的止血時間和出血量也顯著低于紗布組（p <0.01）。這些結果表明，PLA@CECS@CS- HCl織物具有優異的止血性能。

2.7 PLA@CECS@CS-HCl織物的止血機理

本研究中，通過 BCI、紅細胞粘附和血小板聚集研究去揭示 PLA@CECS@CS-HCl 織物的止血機理。圖7（a）展示的是F-H-fabric和紗布的BCI值。與紗布組相比，F-H-fabric的BCI值隨時間延長下降更快，在150 s時已低于20%，顯著小于紗布組。結果表明：F-H-fabric具有優良的促進凝血能力。進一步，F-H-fabric的紅細胞聚集率為77.3±7.3%，顯著高于紗布組（17.0±0.2%），如圖7（b）。對應地，在 SEM圖中，我們可以觀察到大量紅細胞粘附在F-H-fabric表面，如圖7（c），并且，細胞形態從規則的柿餅狀變為不規則的多邊形，可能是粘附在織物上的紅細胞被激活所導致的[31]。F-H-fabric上的血小板粘附數為1.2×106，也顯著高于紗布組，如圖7（d）。對應地，大量的血小板也粘附在F-H-fabric表面，如圖7（e），可能是其表面帶正電的質子化氨基與帶負電的紅細胞的靜電作用，以及織物快速吸液作用，濃縮血液，誘導紅細胞和血小板聚集[32]。作為對照組，紗布組表面僅有稀少的紅細胞和血小板粘附。這些結果表明F-H-fabric具有優異的凝血能力，能夠誘導紅紅細胞粘附和血小板聚集，促進凝血。因此，PLA@CECS@CS-HCl 織物的止血機理歸納起來，主要為以下兩個方面。首先，PLA@CECS@CS-HCl 織物通過靜電作用和血液濃縮作用，在出血口快速富集紅細胞和血小板。在止血過程中，紅細胞和血小板被纖維蛋白網捕獲，形成血液凝塊以封閉血管[32]。其次， PLA@CECS@CS-HCl 織物具有組織粘附性，促使織物粘附在出血口，從而密封出血口。再次，具有線圈結構的 PLA@CECS@CS-HCl 織物可以吸收血液中的水分，形成具有良好機械性能和防血液滲漏的水凝膠，在出血口形成物理屏障，密封傷口[33]，從而促進止血。

2.8 PLA@CECS@CS-HCl織物的生物相容性

止血材料應具有良好的生物相容性如細胞相容性和血液相容性。本研究通過MTT法和活/死細胞染色法評價了 PLA@CECS@CS-HCl 織物的細胞毒性。如圖8（a）所示，F-H-fabric在第1天和第3天的 OD值均高于陰性對照組，且顯示出顯著性差異（p <0.05），表明，F-H-fabric對L929細胞具有良好的細胞相容性。活/死細胞染色結果也顯示，如圖8（b），在F-H-fabric組觀察到大量的活細胞（綠色），類似于陰性對照組，再次證實了 F-H-fabric對L929細胞的相容性。F-H-fabric的溶血率為1.2%，如圖8（c），低于5%[34]，顯示出良好的血液相容性。而且，類似于陰性對照組， F-H-fabric組的上清液清澈透明，沒有溶血現象，再次證實了其血液相容性。

3結論

為了應對致命性大出血急救問題，提升現有殼聚糖材料的止血效果，本研究從提高吸液性和粘附性角度出發，通過結構修飾制備了親水性 CECS纖維和CS-HCl纖維，進而利用環錠紡和摩擦紡工藝，以 PLA 長絲為芯層、CECS 纖維為中間層、CS-HCl纖維為鞘層，制備得到具有三層結構的PLA@CECS@CS-HCl包芯紗線，最后通過針織加工得到 PLA@CECS@CS-HCl 織物。殼聚糖織物具有以下特點：良好的親水性和液體吸收性、良好的血液垂直吸收性、較高的濕態強度和良好的生物相容性。基于此，殼聚糖織物顯示優異的血液封堵能力。同時，殼聚糖織物也具有良好的組織粘附性。在兔肝臟和兔股動脈損傷模型中，高羧乙基取代度的殼聚糖織物F-H-fab- ric的止血時間和出血量均顯著少于紗布，顯示其優秀的止血性能。殼聚糖織物未來有望在戰傷等致命性大出血急救領域得到應用。

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（責任編輯：胥朝陽）