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新型止血疏水二氧化硅氣凝膠材料，或將成為冰火考驗下的救命神器

文章來源：賢集網更新時間：2024-09-13 15:36:39

在醫療領域中，出血控制一直是至關重要的議題。無論是在日常的醫療救治還是在極端環境下的應急救援中，高效的止血材料都能夠在關鍵時刻挽救生命。然而，傳統的止血材料在面對高寒、高熱等極端環境時，往往暴露出止血效率低下等諸多缺陷。在這樣的背景下，呂國忠教授團隊的研究成果 —— 疏水納米二氧化硅氣凝膠止血材料應運而生，它為極端環境下的止血難題提供了創新性的解決方案。

一、極端環境下止血面臨的挑戰

止血材料的發展經歷了漫長的過程。從早期簡單的紗布等基本材料，到后來不斷加入各種活性成分的改進型止血材料，每一步都凝聚著科研人員的智慧與努力。傳統紗布主要通過物理壓迫來實現止血，但它的止血效果有限，且功能較為單一。隨著科技的進步，一些含有特殊成分的止血材料逐漸出現，如負載沸石的醫用棉紗、含二氧化硅組分的生物活性玻璃止血材料等，它們在止血機制和效果上都有了一定的改進。

在高寒環境下，人體的生理機能會發生一系列變化。其中，血小板功能會受到損傷，這會導致凝血過程受阻。傳統止血材料在這種環境下，由于缺乏對低溫環境的適應性，其止血效果會大打折扣。而且，寒冷還可能使傷口周圍的組織變得更加脆弱，增加了止血的難度。

高熱環境同樣給止血帶來巨大挑戰。在高溫刺激下，凝血因子的活性會減弱，血流速度會增加，纖溶系統也會被激活。這些生理變化使得機體的止血功能減緩，傳統止血材料難以快速有效地控制出血。此外，高溫還可能導致止血材料本身的性能發生變化，比如活性成分的降解等。

因此，研發一種能適應極端環境、止血效果好且使用方便的止血材料具有重要的意義。呂國忠教授團隊的疏水納米二氧化硅氣凝膠止血材料的出現，正是為了填補這一領域的空白，為極端環境下的止血提供更有效的解決方案。

二、疏水納米二氧化硅氣凝膠止血材料的結構設計

敷料基材作為止血材料的基礎支撐結構，其材質可以是編織物、海綿、凝膠等材料。這些材料具有良好的柔韌性和生物相容性，能夠與創面較好地貼合，為傷口提供一定的保護。不同的基材材料在性能上各有特點，例如編織物具有良好的透氣性，海綿可以更好地吸收滲出液，凝膠則能與創面緊密貼合。

設置于敷料基材的上表面，該層在非壓力下不能滲透水。這一特性使得材料在接觸傷口時，能夠減少對血液的吸收，進而減少失血。同時，疏水納米二氧化硅氣凝膠顆粒的存在可以通過疏水性減慢血液運動，協同二氧化硅活化凝血因子，實現快速止血。

由疏水納米二氧化硅氣凝膠顆粒壓制而成，厚度通常為 1.5 - 3mm。這一層的主要作用是進一步增強止血效果，其獨特的結構和疏水性能夠為傷口提供良好的止血環境。

當存在該層時，設置于止血層和疏水納米二氧化硅氣凝膠層之間。其原料為正十五烷、正十八烷等，具有較好的蓄熱性能。在極端天氣情況下，該層可隔絕外界溫度對患處的影響，確保患處溫度保持在較小的波動范圍內，更適于極端溫度下的止血要求。

三、疏水納米二氧化硅氣凝膠止血材料的制備方法

（一）疏水納米二氧化硅氣凝膠顆粒的制備

首先，向 8 - 20g 九水硅酸鈉中加入去離子水，攪拌至無沉淀，得到硅酸鈉溶液。在這個過程中，攪拌的速度和時間需要嚴格控制，以確保硅酸鈉完全溶解，形成均勻的溶液。

然后，將硅酸鈉溶液緩慢加入 5 - 15g 硫酸中，攪拌并調節 pH 為 3 - 7，靜置后得到凝膠。這一步驟中，溶液的加入速度以及 pH 的調節非常關鍵，它們會直接影響凝膠的質量和性能。

接著，將凝膠進行水浴老化、粉碎，得到凝膠粉。水浴老化的溫度和時間以及粉碎的粒度大小等因素都需要經過優化，以保證后續制備的氣凝膠顆粒具有良好的性能。

最后，向凝膠粉中加入 6 - 10g 六甲基二硅氧烷和 6 - 10g 六甲基二硅胺烷，水浴攪拌、洗滌、干燥，得到疏水納米二氧化硅氣凝膠顆粒。在這一階段，各種試劑的用量、攪拌的條件以及干燥的工藝等都對最終產品的質量有重要影響。

（二）止血層的制備

將制備好的疏水納米二氧化硅氣凝膠顆粒加入有機溶劑（如丙酮、二氯甲烷、正己烷、無水乙醇中一種或多種）分散得到分散體，疏水納米二氧化硅氣凝膠顆粒與有機溶劑質量比為 1：(5 - 1000)，或質量體積比為 1：(5 - 500)。然后采用噴槍，在 0.1 - 2MPa 壓力下將分散體噴涂于敷料基材的上表面，即得到含第一疏水納米二氧化硅氣凝膠顆粒層的止血層。在制備過程中，噴槍的壓力、噴涂的距離以及分散體的濃度等參數都需要精確控制，以確保形成均勻的止血層。

（三）疏水納米二氧化硅氣凝膠層的制備

取 3 - 6g 疏水納米二氧化硅氣凝膠顆粒置于壓片模具中，將其厚度壓制為 1.5 - 3mm，得到疏水納米二氧化硅氣凝膠層。壓片過程中，壓力的大小和壓制的時間需要根據顆粒的特性進行調整，以保證氣凝膠層的密度和厚度符合要求。

通過縫合或粘合等方式將止血層、疏水納米二氧化硅氣凝膠層以及可選的溫度相變材料層連接起來，得到完整的止血材料。在組裝過程中，需要確保各層之間的連接牢固且無縫隙，以保證止血材料在使用過程中的穩定性和可靠性。

四、疏水納米二氧化硅氣凝膠止血材料的優勢特點

能夠在極端冷、熱環境下有效促進創面止血，克服了傳統止血材料在極端環境中止血效果不佳的問題。在高寒環境中，材料能夠保持其結構和性能的穩定性，不受低溫的影響，依然可以有效地活化凝血因子，促進血凝塊的形成。在高熱環境下，它不會因為高溫而導致活性成分的降解，依然能夠發揮良好的止血作用。

在去除止血材料時，與創面不黏連，可以有效降低由于創面黏連而導致的二次傷害。這一特性對于傷口的愈合和患者的康復非常重要，避免了因材料黏連而在拆除過程中對新生組織造成的破壞。

利用二氧化硅的疏水性減慢血液運動，同時活化凝血因子，實現快速止血，并且減少失血。與傳統止血材料相比，這種止血材料能夠在更短的時間內形成血凝塊，有效地控制出血量，為患者的救治爭取更多的時間。

溫度相變材料層的設置可使止血材料具備溫度管理功能，為創面提供適宜的溫度環境，有利于傷口的愈合，尤其適用于極端溫度環境下的創傷止血。在極端溫度環境下，該材料能夠有效地調節傷口周圍的溫度，避免溫度過高或過低對傷口愈合造成的不利影響。

五、疏水納米二氧化硅氣凝膠止血材料的實驗驗證

體內實驗是驗證止血材料有效性的重要環節。在動物實驗中，將疏水納米二氧化硅氣凝膠止血材料應用于實驗動物的傷口上，觀察其止血效果。實驗結果表明，在極端環境下，該材料能夠顯著減少出血量，縮短凝血時間。與對照組使用的傳統止血材料相比，使用該新型止血材料的動物傷口止血速度更快，傷口愈合情況也更好。

體外實驗主要是通過模擬極端環境和血液環境，來測試止血材料的性能。在不同溫度的環境中，將止血材料與模擬血液接觸，觀察材料的止血反應。實驗結果顯示，該材料在高溫和低溫環境下都能夠保持良好的止血性能，其凝血因子的活化速度和血凝塊的形成速度都明顯優于傳統止血材料。

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