编辑推荐:
鼻出血治疗需求迫切,现有传统材料存在诸多弊端。研究人员以壳聚糖(CS)为原料,合成交联羟乙基壳聚糖(G-HECTS (GA))。其具有高特性粘度、优吸湿保湿性等,能促进创面愈合,有望成为新型药用辅料。
在日常生活中,鼻出血是个常见问题,不少人都有过鼻子突然出血的经历。从医学角度看,鼻出血(epistaxis)是指鼻腔黏膜的活动性出血,在耳鼻喉科极为常见。虽说多数鼻出血的严重程度和持续时间有限,但它的发生率高得惊人,至少 60% 的美国人都遭遇过。而且,对于患有凝血障碍的患者,鼻出血可能难以控制,甚至危及生命,这也让鼻出血成为止血研究领域的热点。
传统的鼻腔填塞材料,像石油纱布,虽然成本低、止血效果还不错,但缺点也很明显。它在鼻腔内无法生物降解,干燥后取出会给患者带来极大的痛苦,而且生物相容性差,容易引发严重的黏膜感染和过敏反应。后来出现的一些新型材料,比如基于聚乙烯醇(PVA)的止血海绵、Merocel?(主要成分是羟乙基聚醋酸乙烯酯)和 Rapid Rhino?(基于纤维素),虽然能快速膨胀填充鼻腔、吸收血液来止血,但它们同样不可降解,在鼻腔内难以一次性取出,操作不当还会损伤黏膜,导致二次出血。所以,研发一种新型的鼻腔填塞材料迫在眉睫。
在这样的背景下,来自国内的研究人员开启了一项极具意义的研究。他们将目光投向了壳聚糖(CS)。壳聚糖是由几丁质脱乙酰化得到的多糖,广泛存在于虾、蟹等甲壳类动物的外骨骼,以及一些低等植物、真菌中。它有着独特的分子结构,由葡萄糖胺和 N - 乙酰葡萄糖胺通过 β-(1→4) 糖苷键交替连接而成。壳聚糖凭借出色的粘附性、良好的生物相容性、固有的抗菌活性以及丰富的来源,在伤口愈合领域备受关注,被视为理想的药用敷料原料。
研究人员打算以壳聚糖为辅料,开发一种新型止血喷雾制剂。不过,壳聚糖在中性条件下,由于分子间存在强烈的氢键作用,溶解度较低,只能溶解在酸性溶液中,这极大地限制了它在喷雾制剂中的应用。为了解决这个问题,研究人员先通过羟乙基化反应,用溴乙醇在碱性条件下对壳聚糖进行衍生化,得到了羟乙基壳聚糖(HECTS),其最大溶解度达到了 6.8 ± 0.2 g/100 g 水,有效改善了壳聚糖的溶解性。
然而,新的问题又出现了,羟乙基壳聚糖溶液的粘度较低,在伤口表面无法形成足够坚固的薄膜。于是,研究人员进一步使用戊二醛(GA)对羟乙基壳聚糖进行交联,得到了交联羟乙基壳聚糖产品(G-HECTS (GA)) ,并对其特性粘度、吸湿保湿能力、稳定性、生物相容性、抗菌性能等进行了系统评估。研究人员将粉末产品溶解在水中制成溶液,喷在大鼠伤口模型上,以此来观察它的伤口愈合和抗炎效果。
为了开展这项研究,研究人员运用了多种关键技术方法。首先是化学合成技术,通过特定的反应条件,实现壳聚糖的羟乙基化和交联反应;其次是结构表征技术,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对产物进行结构分析;最后通过动物实验技术,在大鼠伤口模型上评估产品的性能。
下面来看看具体的研究结果。
- 合成与优化:研究人员对交联过程中的多个关键参数进行了优化,包括交联剂用量、反应时间、温度和搅拌速度等。在最优条件(35°C、25 μL GA、18 h 反应时间)下,交联产物 G-HECTS (GA) 展现出了令人满意的特性粘度,达到 1870 ± 70 mL/g 。
- 吸湿保湿性能:该产物的吸湿率为 39.1% ± 0.7%,保湿率为 39% ± 3%,说明它在维持伤口湿润环境方面有着良好的表现。
- 伤口愈合效果:G-HECTS (GA) 能在伤口表面迅速形成稳定的薄膜,有效吸收伤口渗出液,促进伤口愈合。
- 其他性能:这种材料还具备出色的稳定性、生物相容性和抗菌活性,并且有着显著的抗炎效果。
综合上述研究,研究人员成功合成了具有伤口愈合能力的交联羟乙基壳聚糖(G-HECTS (GA))。它不仅克服了壳聚糖在溶解性和粘度方面的不足,还保留了壳聚糖原有的生物相容性和抗菌特性。G-HECTS (GA) 在创面愈合方面展现出的优异性能,为后续开发以其为药用辅料的止血喷雾制剂奠定了坚实基础。它有望成为传统鼻腔填塞材料的理想替代品,在黏膜伤口修复及其他生物医学领域发挥重要作用,为相关疾病的治疗带来新的希望。这一研究成果发表在《Carbohydrate Research》上,也为该领域的研究提供了新的思路和方向,推动了生物医学材料在创面愈合应用方面的进一步发展。