基本信息
- 項目名稱：
- 分子篩殼聚糖復合快速止血材料
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 分子篩殼聚糖復合快速止血材料是一種用于快速止血的海綿狀分子篩殼聚糖復合材料，該材料可用于制備止血貼、止血海綿、止血繃帶以及藥物緩釋載體。止血材料為分子篩與殼聚糖的混合物。該材料制備的止血材料解決了分子篩在止血中大量放熱、不利于清理創(chuàng)面以及殼聚糖止血效率較低的缺點。
- 詳細介紹：
- 一、引言 外傷或外科手術(shù)時的不可控出血是導致傷者死亡的重要原因。數(shù)據(jù)表明，當人體一次失血超過總血量的20%時，就會出現(xiàn)脈搏加快、血壓下降、休克等表現(xiàn)；當短時間內(nèi)的出血量達到總血量的30%或更多時，就會有生命危險。通常，在人體血液自身凝血機能正常的情況下，表皮出血和靜脈出血可以自凝。然而，動脈出血或在一些使用血液抗凝劑的外科手術(shù)中，血液無法自凝，在這種情況下通常需要特殊的止血設(shè)備和材料并通過受過訓練的人員進行急救，如果不及時采取措施，就會導致嚴重的后果，甚至會危及生命。而在戰(zhàn)場、野外、突發(fā)事故、自然災難等情況中，專業(yè)醫(yī)護人員往往不能及時趕到，此時使用快速、有效的止血材料盡快止血就顯得尤為重要。 目前國內(nèi)缺少類似止血材料，大多只能停留在實驗室階段而且其止血能力均不如國外的已經(jīng)商業(yè)化的材料。 當前的關(guān)鍵問題是在提高止血效果的同時減少放熱，以及材料的易應用性。從單純使用一種材料進行止血上升的對材料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和工業(yè)設(shè)計。 二、材料介紹 分子篩殼聚糖復合快速止血材料是一種用于快速止血的沸石殼聚糖復合海綿狀材料，該止血材料解決了分子篩在止血中大量放熱、不利于清理創(chuàng)面以及殼聚糖止血效率較低的缺點。 分子篩殼聚糖復合快速止血材料的特征在于：所述的沸石可為CaA（LTA）型沸石、CaX(FAU)型沸石、VPI-5和AlPO-5型沸石殼聚糖兩種成分，分子篩和殼聚糖的成分比為1：1，上述分子篩殼聚糖復合快速止血材料是將CaA型分子篩溶于殼聚糖的冰醋酸溶液中，經(jīng)攪拌、注模塑形、冷凍干燥、真空干燥制成的海綿狀固體。所用的CaA型分子篩是有NaA型分子篩交換Ca+后得到的。 材料：殼聚糖于分子篩均是十分易獲得的材料，其已規(guī)范化與成熟的生產(chǎn)工藝決定了整體材料的價格。 海綿狀材料：分子篩單獨使用是容易造成局部過熱從而導致傷者的肌肉、組織、神經(jīng)的燒傷。將其均勻的分散在殼聚糖所構(gòu)成的海綿狀結(jié)構(gòu)中可以消除局部過熱從而解決該問題。 協(xié)同作用：分子篩與殼聚糖在該材料中起到協(xié)同作用共同達到止血目的。這一類材料的凝血作用是不依賴于正常血液的凝血機制，殼聚糖的止血作用主要是通過靜電力吸附紅細胞（殼聚糖表面帶正電，紅細胞帶負電），并且在接觸血液之后形成凝膠限制血液的流動。與傳統(tǒng)的止血材料不同，分子篩的止血機制是依賴于沸石的超強的吸附能力，沸石因其具有分子尺度的微孔結(jié)構(gòu)而具有較大的比表面積，可以吸附大量的水分子，當脫水的沸石接觸血液時，可快速吸附血液中的水分但不吸附較大的紅細胞、血小板等其他血液成分，從而使血液濃縮，促進血液凝結(jié)，同時放出大量的熱量也有促進凝血的作用。兩者協(xié)同起到的作用大于單獨使用一種所能達到的水平。 配比：分子篩殼聚糖復合快速止血材料的配比是有兩方面因素決定：一，整體材料的韌性與脆性。該方面性質(zhì)直接決定材料在使用時的方便程度，過脆則不易應用；二，止血能力。分子篩過多則造成放熱較多，而殼聚糖過多則已造成止血不力。 關(guān)于分子篩與殼聚糖比例的選擇的具體實驗內(nèi)容： 用實驗裝置模擬人體血壓，即在有壓力條件下止血，以加入肝素鈉（是血液無法凝固）的人血為實驗對象，實驗用具為10mL注射器，實驗材料為固定分子篩質(zhì)量為0.2g，殼聚糖質(zhì)量分別為0.2g、0.3g、04g、0.5g、0.6g即1%~3%的殼聚糖冰醋酸溶液，殼聚糖與分子篩質(zhì)量比為1:1~1:3，所制成的止血材料。 實驗步驟為： 在注射器底部覆蓋一層濾紙，直徑略小于注射器管徑； 將分子篩殼聚糖復合快速止血材料剪裁成與濾紙大小相當，質(zhì)量0.05g； 在止血材料上覆蓋濾紙； 將2mL加入肝素鈉的人血倒入注射器，迅速按下注射器活塞至5mL處； 開始計時，當兩滴血液滴出時間間隔大于30秒時，則認為血液已被止血材料凝固。 實驗結(jié)果如下： 質(zhì)量比 1:1 1:1.5 1:2 1:2.5 1:3 凝血時間1/s 5 60 75 118 146 凝血時間2/s 3 46 83 113 153 凝血時間3/s 5 56 80 121 152 平均時間/s 4.3 54.0 79.3 117.3 150.3 注： 1. 配比選擇實驗未使用動物實驗的原因在于由于配比不同而產(chǎn)生的效果差異未必會在動物實驗中體現(xiàn)； 2. 進行第4、5組實驗時，由于較難掌握每滴血液間間隔時間，會有大于前三組的誤差。關(guān)鍵滴附近的滴差距往往很接近，例如29.6秒或更加接近30秒，而下一滴卻小于29秒。但可以明確體現(xiàn)出不同配比的止血材料在止血應用中效果的趨勢。 當殼聚糖濃度超過3%時，殼聚糖醋酸溶液將過于粘稠不利于止血復合材料的分子篩均勻分散及成型；當其濃度小于1%時，所形成的材料過于脆，不利于凝血及材料的剪裁。故不予考慮。于是確定分子篩與殼聚糖的比例為1：1。 三、材料測試 本材料的測試方式是活兔實驗，將活兔的腿部動脈切斷然后將該材料覆蓋創(chuàng)面，按壓止血5分鐘。以觀察是否能夠止血。 與本材料共同測試的有美國的產(chǎn)品QuikClot與Celox，以及國內(nèi)的產(chǎn)品血盾。 經(jīng)對比性的測試發(fā)現(xiàn)，分子篩殼聚糖復合快速止血材料的止血能力強與分子篩和殼聚糖。該分子篩殼聚糖復合快速止血材料止血材料具有以下優(yōu)點： 1、可以較迅速的止住大量流血； 2、止血過程中放熱幾乎無法感知； 3、止血后的創(chuàng)面易于清理，方便專業(yè)人士進一步處理； 4、可根據(jù)需要改變模具塑形，實際操作中亦可根據(jù)需要二次剪裁； 5、CaA型分子篩可進一步進行Ag+離子交換，從而獲得抗菌效果。 四、應用范圍及前景預測 應用范圍： 1. 自然災害，例如洪水、火災、地震等的緊急救援； 2. 交通事故、旅行途中事故等情況下的非專業(yè)人士處理出血的突發(fā)狀況； 3. 警察以及軍人執(zhí)行任務中受傷時的緊急處理處理。 市場分析及經(jīng)濟效益預測： 隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民群眾的生活水平日益提高。駕車出游以及戶外探險成為越來越受歡迎的體育活動。在這之中會不可避免的出現(xiàn)事故并引起受傷。在沒有專業(yè)人士的指導與護理下，出血可能導致嚴重的后果。數(shù)據(jù)表明，當傷者一次出血超過全部血量的20%時，就會出現(xiàn)臉色蒼白、脈搏細弱等休克表現(xiàn)。當傷者出血量達到總血量的40%時，就有生命危險。所以一種合適的快速止血材料在外傷急救中顯得尤為重要。 可以預見的是戶外人數(shù)會不斷增加。引用來自新疆的官方報道：自2000年至今，在新疆經(jīng)常參加戶外運動的有4萬多人。尤其是從2004年開始更是發(fā)展迅速，2006年則成了新疆戶外的發(fā)展年。據(jù)新疆戶外門戶網(wǎng)站——小羊軍團戶外探險自助旅行網(wǎng)的粗略統(tǒng)計，僅2006年一年戶外“驢友”隊伍就增加了一萬多人。 全國的情況基本類似與新疆。本設(shè)計恰恰滿足了這一需求。其高效性以及適中的價格會吸引廣大驢友。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 一、設(shè)計與發(fā)明目的 如果沒有醫(yī)療人員在場時，有效的止血材料在處理大量出血時起到非常關(guān)鍵的作用。數(shù)據(jù)表明，當傷者一次出血超過全部血量的20%時，就會出現(xiàn)臉色蒼白、脈搏細弱等休克表現(xiàn)。當傷者出血量達到總血量的40%時，就有生命危險。所以一種合適的快速止血材料在外傷急救中顯得尤為重要。而該設(shè)計則可以有效解決分子篩和殼聚糖各自的缺點而綜合他們的優(yōu)點，為傷者贏得急救時間，從而降低死亡率。 二、基本思路 綜合當前的多種止血材料，在消除其缺點的同時，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，達到較優(yōu)的止血效果。 分子篩的缺點在于止血過程中大量放熱，易造成組織及神經(jīng)的燒傷，同時阻礙傷口愈合；殼聚糖不放熱但止血速度較慢。 本設(shè)計將分子篩與殼聚糖制成復合材料以達到最佳止血效果。 三、創(chuàng)新點 1. 材料可為任意形狀，依據(jù)使用者的傷口或工廠的選擇而定； 2. 海綿狀的結(jié)構(gòu)有利于分子篩的分散以及整體材料的止血； 3. 該材料可以負載銀離子或消炎藥，可以減少傷者感染概率。 四、技術(shù)關(guān)鍵 1. 分子篩與殼聚糖比例的選擇； 2. 整體材料結(jié)構(gòu)的選擇； 3. 實驗實施的方法。 五、主要技術(shù)指標 1. 本設(shè)計在動物實驗中采用按壓材料于創(chuàng)面的方式在5分鐘內(nèi)將活兔腿部動脈血止住，放熱小，并且沒有產(chǎn)生相應的并發(fā)癥。 2. 在人血實驗中0.05克止血材料可以凝固1.4mL血液，無明顯放熱，凝固時間小于30秒。
科學性、先進性
- 目前國內(nèi)關(guān)于分子篩殼聚糖膜止血材料的制備較少。目前報道的快速止血材料主要有粉末類（沸石，膠原粉末和馬鈴薯淀粉）,氧化再生纖維素、殼聚糖、多孔海綿（明膠海綿、膠原海綿）和纖維蛋白等，例如專利號為CN101104080的沸石止血敷料就是采用CaA型分子篩為原料的的沸石型止血材料；而CN101081308的殼聚糖止血劑則是是采用殼聚糖為主要原料的止血材料。這些止血材料各自有一定的不足之處：多孔沸石和馬鈴薯淀粉雖然不十分依賴于血小板和凝血因子，但在吸收血液中水分后會放出大量的熱，導致傷口灼傷使患者傷情進一步惡化；殼聚糖則沒有分子篩具有的快速量小等特點，并且成本較高；明膠和膠原止血功能均依賴于足量的血小板和凝血因子，當沒有足夠的止血因子時其效果會大大降低；血纖維蛋白膠原自血液，可能會導致病毒感染并且成本較高。 本設(shè)計將分子篩與殼聚糖的優(yōu)點融合并去除了其各自使用時的缺點。同時本設(shè)計的制作工藝使實物可以為任何形狀，方便使用。在處理緊急的出血狀況時可以提高止血效率以及可靠性。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 吉林大學挑戰(zhàn)杯科技發(fā)明制作二等獎
作品所處階段
- 實驗室階段 已申請專利 并獲得專利申請?zhí)?/dd>
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 一次性轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實物 錄像 現(xiàn)場展示 圖片 樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 應用范圍： 1. 自然災害，例如洪水、火災、地震等的緊急救援； 2. 交通事故、旅行途中事故等情況下的非專業(yè)人士處理出血的突發(fā)狀況； 3. 警察以及軍人執(zhí)行任務中受傷時的緊急處理。 市場分析及經(jīng)濟效益預測： 隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人民群眾的生活水平日益提高。駕車出游以及戶外探險成為越來越受歡迎的體育活動。在這之中會不可避免的出現(xiàn)事故并引起受傷。在沒有專業(yè)人士的指導與護理下，出血可能導致嚴重的后果。數(shù)據(jù)表明，當傷者一次出血超過全部血量的20%時，就會出現(xiàn)臉色蒼白、脈搏細弱等休克表現(xiàn)。當傷者出血量達到總血量的40%時，就有生命危險。所以一種合適的快速止血材料在外傷急救中顯得尤為重要。 可以預見的是戶外人數(shù)會不斷增加。引用來自新疆的官方報道：僅2006年一年戶外“驢友”隊伍就增加了一萬多人。 全國的情況基本類似與新疆。本設(shè)計恰恰滿足了這一需求。其高效性以及適中的價格會吸引廣大驢友。
同類課題研究水平概述
- 目前國內(nèi)關(guān)于分子篩殼聚糖膜止血材料的制備較少。目前報道的快速止血材料主要有粉末類（沸石，膠原粉末和馬鈴薯淀粉）,氧化再生纖維素、殼聚糖、多孔海綿（明膠海綿、膠原海綿）和纖維蛋白等，例如專利號為CN101104080的沸石止血敷料就是采用CaA型分子篩為原料的的沸石型止血材料；而CN101081308的殼聚糖止血劑則是是采用殼聚糖為主要原料的止血材料。這些止血材料各自有一定的不足之處：多孔沸石和馬鈴薯淀粉雖然不十分依賴于血小板和凝血因子，但在吸收血液中水分后會放出大量的熱，導致傷口灼傷使患者傷情進一步惡化；殼聚糖則沒有分子篩具有的快速量小等特點，并且成本較高；明膠和膠原止血功能均依賴于足量的血小板和凝血因子，當沒有足夠的止血因子時其效果會大大降低；血纖維蛋白膠原自血液，可能會導致病毒感染并且成本較高。 國外的類似產(chǎn)品開發(fā)始于1980年，1983年，美國專利（US pat.4，394，373）首次報道了殼聚糖的止血作用，陸續(xù)地，一些殼聚糖止血材料被開發(fā)出來如美國專利（US pat. 4,452,785; US pat. 4, 532,134; US pat. 5,836,970）等。在1984年，Hursey等人在美國專利（US pat. 4,822,349）中描述了脫水的沸石可直接用于開放的傷口上用于止血。 國內(nèi)唯一商業(yè)化并予以推廣的是“血盾”止血材料，而該材料在止血方面的放熱控制與止血效果控制均不如國外的此類產(chǎn)品，例如美國市場上銷售的Celox止血粉的主要成分就是殼聚糖。Celox可以有效地控制大小血管的出血甚至動脈出血。以及2002年，Z-medica公司開發(fā)的以沸石（含鈣的A型沸石）為主要成分的止血產(chǎn)品QuikClot，并獲美國FDA批準上市。 當前的關(guān)鍵問題是在提高止血效果的同時減少放熱，以及材料的易應用性。從單純使用一種材料進行止血上升到對材料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和工業(yè)設(shè)計。
