用于消化內(nèi)科的新型組織粘合劑制備及粘合效果測試研究

摘 要：針對傳統(tǒng)消化內(nèi)科組織粘合劑存在粘合強(qiáng)度低，毒性大的問題，提出一種新型組織粘合劑的制備。試驗(yàn)首先對組合粘合劑的配比進(jìn)行優(yōu)化，然后對優(yōu)化后粘合劑的性能進(jìn)行研究，結(jié)果表明：當(dāng)明膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%，尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%，海藻酸鈉氧化度為65%，高嶺土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%，微球攜帶量為2%時制備的粘合劑溶脹率低于300%；固化時間約為20 min，持粘時間約為24 h，粘合強(qiáng)度高于15 kPa；細(xì)胞活性值超過80%，滿足國際細(xì)胞毒性等級I級標(biāo)準(zhǔn)；降解72 h后殘余量不超過35%；在8 d時，攜帶的藥物完全釋放；對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率超過90%，滿足生物醫(yī)用材料抗菌性能的要求。在pH值為6～7，鹽濃度0.8%～1%的條件下，粘合劑粘合強(qiáng)度幾乎不受影響，即該粘合劑在使用過程中，體液或血液中鹽濃度和酸堿度存在一定波動時，表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性。

關(guān)鍵詞：組織粘合劑；粘合強(qiáng)度；溶脹率；生物醫(yī)用材料

中圖分類號：TQ427.2+6文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1001-5922（2023）06-0041-04

Preparation method and application effect of tissue adhesive for digestive medicine

HE Xiuli

（Wuhan First Hospital，Wuhan 430030，China）

Abstract：Aiming at the problems of low adhesive strength and high toxicity of traditional tissue adhesive in digestive medicine，a new type of tissue adhesive was prepared.The test first optimized the proportion of the combined adhesive，and then studied the performance of the optimized adhesive.The results show that the swelling rate of the adhesive prepared with 25% gelatin，4% urea，65% sodium alginate oxidation，2.5% kaolin and 2% microsphere carrying capacity is less than 300; when the curing time is about 20 min，and the adhesive holding time is about 24 h，the adhesive strength is higher than 15 kPa; the cell activity value exceeds 80%，meeting the international cytotoxicity grade I standard; after 72 hours of degradation，the residual amount shall not exceed 35%; at 8 d，the drug carried is completely released;the antibacterial rate against Escherichia coli and Staphylococcus aureus is more than 90%，which meets the requirements of antibacterial properties of biomedical materials.Under the conditions of pH value 6～7 and salt concentration 0.8%～1%，the adhesive bonding strength is almost unaffected，that is，the adhesive shows good adaptability when the salt concentration and pH in body fluid or blood fluctuate during use.

Key words：tissue adhesive;adhesion strength;swelling rate;biomedical materials

傳統(tǒng)組織切口閉合采用的是針線縫合與縫合釘?shù)臋C(jī)械固定，這對醫(yī)生的技術(shù)和醫(yī)療手段有很高的依賴性。同時，這種常規(guī)縫合技術(shù)也存在較多的缺陷性，如在液體環(huán)境中時效較低、使用時間長和組織的進(jìn)一步破損與發(fā)炎，同時還有可能留下明顯的疤痕，對美觀產(chǎn)生較大影響。組織粘合劑是現(xiàn)代新型的組織修復(fù)縫合材料，能有效對組織進(jìn)行粘合，還能避免出現(xiàn)二次傷害。但目前所用的組織粘合劑存在粘合強(qiáng)度低，毒性大的問題，對其應(yīng)用產(chǎn)生了較大的限制。對此，部分學(xué)者也進(jìn)行了很多研究，以絲素蛋白和多巴胺為原料，制備出了一種新型醫(yī)用粘合劑，并對其粘合效果進(jìn)行研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，該粘合劑在37 ℃條件下，12 h時可達(dá)到（181.49±42.82） kPa，表現(xiàn)出良好的粘合效果［1］。以聚蘋果酸作為高分子骨架，制備了一種仿生粘合劑。試驗(yàn)結(jié)果表明，該粘合劑對皮膚組織的粘合效果良好，其不具備細(xì)胞毒性，表現(xiàn)出良好的醫(yī)用粘合效果［2］。研究了鎂基骨粘合劑及其在骨組織粘接方面的應(yīng)用［3］?；诖耍驹囼?yàn)文獻(xiàn)［4］的方法為參考，制備了一種用于消化內(nèi)科的組織膠合劑，為組織膠合劑的發(fā)展提供一些參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料與設(shè)備

主要材料；柚皮素（AR），巨勝科技；聚乳酸（AR），博立生物材料；二氯甲烷（AR），廣宇化工；聚乙烯醇（AR ），鴻泉化工；海藻酸鈉（AR），允誠生物；高碘酸鈉（AR），多聚化學(xué)；明膠（AR ），玖宇生物；尿素（AR），鑫事誠化工；高嶺土（AR），強(qiáng)東礦產(chǎn)品。

主要設(shè)備：TGL-20M型離心機(jī)，川恒儀器；LGJ-18型真空冷凍干燥箱，寶品機(jī)械；FTIR-1500型紅外光譜儀，中世沃克； MSB-1C型磁力攪拌器，科興儀器； HM-96A 型酶標(biāo)分析儀，恒美電子； EVO 15型掃描電鏡，森沃斯工業(yè)設(shè)備。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 抗菌微球的制備

（1）先將柚皮素與聚乳酸進(jìn)行混合，然后緩慢倒入二氯甲烷中充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙?，得到油相?/p>

（2）水相為1 g/mL的聚乙烯醇溶液；

（3）在高速攪拌和冰水浴的條件下，按油水比1∶3的比例，將油相緩慢滴加至水相內(nèi)，待滴加完成后調(diào)整轉(zhuǎn)速，保持低速攪拌，攪拌時間為6 h；

（4）通過TGL-20M型高速冷凍離心機(jī)對混合物進(jìn)行離心處理，離心轉(zhuǎn)速和時間分別為10 000 r/min和20 min。收集微球沉淀，并通過去離子水洗滌3次，經(jīng)過冰箱預(yù)凍后，在 LGJ-18型真空冷凍干燥箱內(nèi)冷凍干燥，得到抗菌微球。

1.2.2 氧化海藻酸鈉的制備

（1）將5 g海藻酸鈉溶于450 mL去離子水中，在加熱狀態(tài)下攪拌至形成均一溶液，攪拌溫度為50 ℃，得到海藻酸鈉溶液；

（2）將高碘酸鈉溶入50 mL去離子水中，充分?jǐn)嚢柚寥芤撼尸F(xiàn)為澄清透明狀，得到高碘酸鈉溶液；

（3）在攪拌狀態(tài)下將按照1∶1的比例將“步驟（2）”制備的溶液勻速滴入“步驟（3）”的溶液中。之后置于避光環(huán)境充分反應(yīng)，反應(yīng)溫度和時間分別為0 ℃和2 h，然后加入同等高碘酸鈉摩爾量的乙二醇，攪拌使其充分反應(yīng)；

（4）在透析袋的作用下透析48 h，間隔固定時間更換透析水。在冰箱預(yù)凍和真空冷凍干燥箱的作用下得到氧化海藻酸鈉。

1.2.3 組織粘合劑的制備

（1）將氧化海藻酸鈉配制成10%的溶液，然后加入少量高嶺土和抗菌微球，充分?jǐn)嚢枋蛊浠旌暇鶆颍?/p>

（2）在蒸餾水中依次放入明膠和尿素，在加熱狀態(tài)下使明膠溶解，加熱溫度為50 ℃，通過調(diào)整尿素含量對明膠凝膠時間進(jìn)行延長；

（3）將“步驟（1）”和“步驟（2）”中的溶液按照1∶10的比例進(jìn)行混合，得到組織粘合劑。

1.3 性能測試

1.3.1 明膠凝膠時間測定

將明膠放入10 mL小燒杯中，通過從按照一定的速率進(jìn)行攪拌，5 s計(jì)時1次，當(dāng)明膠內(nèi)磁子不再轉(zhuǎn)動，該時刻即為明膠凝膠時間。

1.3.2 溶脹度測試

通過pH值為7.4的PBS溶液的浸泡，確定粘合劑的溶脹率，隔t時刻對浸泡后組織膠進(jìn)行稱重。

溶脹度表達(dá)式［5-6］：

S=（Wt-W0）/W0×100%（1）

式中：S：溶脹率，%；W0、Wt分別為初始、t時刻粘合劑的質(zhì)量，mg。

1.3.3 粘合強(qiáng)度測試

參照 YY/T 0729.1—2009 中的方法測試粘合劑粘合強(qiáng)度［7-8］。剪切強(qiáng)度表達(dá)式：

P=F/S（2）

式中：P為剪切強(qiáng)度，kPa；F為拉伸過程中的最大拉力值，N；S為豬皮重疊區(qū)域，cm2。

1.3.4 體外降解性能

將粘合劑放在1 mL含有 0.38 U/mL膠原酶的 PBS溶液中進(jìn)行溫育，記錄不同時刻的粘合劑凝膠質(zhì)量。

1.3.5 抗菌性能

通過測試組織膠對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的作用，表征組織膠的抗菌性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 配比優(yōu)化

2.1.1 明膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)化

圖1為明膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)化結(jié)果。

由圖1可知，明膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%，凝膠時間較為穩(wěn)定，即在該濃度條件下，明膠狀態(tài)較為穩(wěn)定，因此選擇組織粘合劑中明膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%。

2.1.2 尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)化結(jié)果

由于明膠穩(wěn)定狀態(tài)時，凝膠時間較短，無法長時間維持液態(tài)狀，因此需要通過尿素對凝膠時間進(jìn)行延長。圖2為尿素對明膠凝膠時間的影響。

由圖2可知，當(dāng)尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時，37 ℃凝膠時間超過200 min，已經(jīng)基本達(dá)到了組織粘合劑的使用要求，因此可認(rèn)定適合的尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%。

2.1.3 海藻酸鈉氧化度優(yōu)化

圖3海藻酸鈉氧化度對溶脹率的影響。

由圖3可知，當(dāng)海藻酸鈉氧化度達(dá)到65%時，粘合劑溶脹率降低到250%，達(dá)到組織粘合率溶脹度小于300%的要求，因此選擇適合的海藻酸鈉氧化度為65%［9-10］。

2.1.4 高嶺土用量優(yōu)化

高嶺土主要是作為粘合劑的填充劑，有一定降低溶脹率的作用。圖4為高嶺土優(yōu)化結(jié)果。

由圖4可知，所有高嶺土質(zhì)量分?jǐn)?shù)均可以達(dá)到溶脹率低于300%的要求。當(dāng)高嶺土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%時，制備的粘合劑溶脹率最低，因此在后續(xù)試驗(yàn)中，選擇適合的高嶺土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%。

2.2 微球用量優(yōu)化

2.2.1 對溶脹率的影響

圖5為微球用量改變影響粘合劑溶脹率的規(guī)律。

由圖5可知，隨微球用量的增加，粘合劑溶脹率也有一定增加，但并未超過300%，滿足組織膠溶脹率的要求。

2.2.2 對粘合強(qiáng)度的影響

圖6為粘合強(qiáng)度受微球用量的影響規(guī)律。

由圖6可知，隨微球質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，粘合劑的粘合強(qiáng)度也有一定下降，但最低粘合強(qiáng)度仍高于15 kPa。目前臨床醫(yī)學(xué)中所用纖維蛋白膠粘合強(qiáng)度約為8.35 kPa，這就說明本試驗(yàn)制備的組織粘合劑具備良好的粘合強(qiáng)度。

2.2.3 體外降解性能研究

圖7為體外降解性能變化。

由圖7可知，隨降解時間的延長，3種微球含量的粘合劑變化趨勢基本一致。這可能是因?yàn)轶w系存在較多的微球，會在一定程度上阻礙粘合劑的交聯(lián)，使得交聯(lián)密度降低，更容易發(fā)生降解。同時還能從圖7觀察到，粘合劑降解24 h減少的量明顯大于降解12 h減少的量，這是因?yàn)樵诮到獬跗?，粘合劑存在一定的吸水溶脹的現(xiàn)象，因此在降解初期降解量相對較少［13-14］?？偟膩碚f，所有粘合劑在72 h左右殘余量不超過35%，表現(xiàn)出良好的體外降解性能。

2.3 紅外光譜分析

圖8為紅外光譜分析結(jié)果。

由圖8可知，在粘合劑的紅外曲線上，位于1 750 cm-1處醛基吸收峰急速降低。證明醛基參與聚合反應(yīng)。同時，在1 639 cm -1處有新的CN的強(qiáng)吸收峰生成，即明膠與氧化海藻酸鈉間發(fā)生了席夫堿反應(yīng)，成功制備出組織粘合劑［17-18］。

2.4 粘合劑性能的影響

2.4.1 pH值的影響

圖9為pH值影響測試結(jié)果。

由圖9可以觀察到，在本試驗(yàn)研究的pH值范圍內(nèi)，粘合劑粘合強(qiáng)度均維持在15? kPa左右，也就是說，當(dāng)使用的環(huán)境pH值有一定波動時，粘合劑仍舊表現(xiàn)出很好的適應(yīng)性。

2.4.2 粘合劑固化時間

圖10為固化時間試驗(yàn)結(jié)果。

由圖10可知，當(dāng)固化時間為20 min時，粘合強(qiáng)度達(dá)到最高值，因此可認(rèn)定粘合劑固化時間約為20 min。

2.4.3 持粘時間測試

圖11為持粘時間試驗(yàn)結(jié)果。

由圖11可知，在24 h內(nèi)，組織粘合劑粘合強(qiáng)度下降不明顯，但時間超過24 h后，粘合劑粘合強(qiáng)度快速下降。這是因?yàn)樵?4 h后，粘合劑發(fā)生了部分降解，使其粘合強(qiáng)度下降明顯。這也說明了本試驗(yàn)制備的粘合劑在24 h內(nèi)表現(xiàn)出較高強(qiáng)度持續(xù)粘合作用。

3 結(jié)語

（1）粘合劑配比優(yōu)化結(jié)果為，明膠與尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為25%和4%，海藻酸鈉氧化度為65%，高嶺土質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%;

（2）微球攜帶量只對粘合劑的抗菌性能產(chǎn)生影響，當(dāng)微球攜帶量為2%時，粘合劑溶脹率低于300，粘合強(qiáng)度高于15 kPa，細(xì)胞活性值超過80%，滿足國際細(xì)胞毒性等級I級標(biāo)準(zhǔn)；降解72 h后殘余量不超過35%；在8 d時，攜帶的藥物完全釋放，對細(xì)菌的抑菌率超過90%，滿足生物醫(yī)用材料抗菌性能的要求;

（3）對粘合劑的粘合性能進(jìn)行研究，在pH值為6～7，鹽含量0.8%～1%的條件下，粘合劑粘合強(qiáng)度幾乎不受影響，即該粘合劑在使用過程中，體液或血液中鹽含量和酸堿度有一定波動時，也表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性；

（4）粘合劑固化時間約為20 min，持粘時間約為24 h，滿足組織粘合劑要求。

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收稿日期：2023-01-23；修回日期：2023-04-25

作者簡介：何秀麗（1985-），女，本科，護(hù)師，研究方向：消化內(nèi)科護(hù)理、中醫(yī)護(hù)理;E-mail：lvyj888@163.com。

引文格式：何秀麗.用于消化內(nèi)科的新型組織粘合劑制備及粘合效果測試研究[J].粘接，2023，50（6）：41-44.