本发明属于生物材料领域，特别涉及一种介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶及其制备方法与应用。

背景技术：

1、交通事故、意外伤害和手术出血等外伤引起的无法控制的出血是导致死亡的主要原因之一，研究开发性能优良的止血材料对紧急创伤抢救具有重要意义。迄今为止，已经研究了如止血带、纱布、明胶海绵、粉体、纤维素复合材料、止血水凝胶等一系列材料用于快速有效止血。其中，医用纱布、明胶海绵和止血带常用于小型、浅层出血伤口的止血。然而，这些传统材料的止血效果有限，且难以治疗深部伤口出血、穿刺伤口出血和大面积出血。另一方面，由于保护性屏障(皮肤、黏膜)受损，创伤更易受到细菌感染而导致炎症加重、愈合缓慢，止血后的抗菌与愈合也尤为重要，而传统的止血材料普遍不具有显著的抗菌与促愈合功能。因此，紧急外伤后大出血创伤的快速止血和抗菌与愈合仍然具有很高的挑战性。

2、无机材料应用于快速止血和创伤抗菌愈合已有很长的历史。自美国食品和药物管理局(fda)于2002年批准了基于沸石的外用止血剂“quikclot”，无机粉体材料用于快速止血引起了人们的极大兴趣。介孔生物玻璃是一种人工合成的无机介孔材料，其具有高比表面积和纳米尺度的有序介孔结构，表现出良好的吸水性和亲水性，已被证明能够快速吸收血液并浓缩红细胞、血小板等凝血因子，其还能释放ca2+激活外源性凝血途径从而加速血液凝固。然而，介孔生物玻璃在止血时会大量释放离子导致创伤微环境呈碱性，且易残留在创伤处，难清理，阻碍组织愈合。

3、近年来，研究人员发现利用材料的光热性能进行抗菌治疗是一种优秀的策略，其是因为材料受特定波长的光照射下可将光能转化为热能，通过物理方式使细菌蛋白质失活并裂解死亡，起到抗菌作用。然而，以往具有光热治疗功能的伤口敷料多是将具有光热性能的无机材料掺入有机基质中进行复合，如水凝胶、静电纺丝膜等，其抗菌性能受限于无机材料的含量，且这些抗菌敷料通常不具备快速止血的功能。因此，解决上述不足的有效途径是制备一种兼具优异止血活性和抗菌性能的高无机含量止血材料。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶及其制备方法与应用，所述气凝胶具有高度连通的三维多孔结构，具备良好的吸水性和亲水性，且具有优异的止血性能和光热抗菌性能以及良好的血液相容性和细胞相容性，能促进感染性皮肤创伤抗菌与愈合，可作为快速止血材料与感染性皮肤创伤抗菌与愈合材料使用。

2、第一方面，本发明提供了一种介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶。所述介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶是由介孔生物玻璃、氧化石墨烯和高分子基质组成的具有三维连通多孔结构的气凝胶；介孔生物玻璃粘附于氧化石墨烯的片层表面；其中，介孔生物玻璃、氧化石墨烯和高分子基质的质量比为(1～3)∶(4～6)∶3。

3、止血材料需要优良的亲水性、对水和血液渗出液的快速吸收能力，使凝血因子、红细胞和血小板能够迅速聚集形成血栓和血凝块，防止进一步出血。介孔生物玻璃(mbg)是一种具有有序介孔结构的无机粉体，具有高比表面积和介孔体积，良好的亲水性，并且可以释放凝血因子ca2+加速止血。氧化石墨烯(go)是一种碳材料，其具有优异的光热性能，表面大量的羟基、羧基官能团赋予其良好的亲水性，还具有活化血小板，促进凝血的功能。高分子基质，例如海藻酸钠(sa)是一种生物相容性良好的有机粘结剂，与氧化石墨烯复合以增强机械性能。在本发明中，利用介孔生物玻璃、氧化石墨烯和高分子基质制备了一种具有良好生物相容性、有效止血活性和优异光热抗菌性能的介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶，用于快速止血和感染性皮肤创伤抗菌与愈合。

4、较佳地，所述介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶的孔隙率为98.0～98.6％，孔径分布为30～50μm。

5、较佳地，所述介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶的吸水率为5000～6700％，zeta电位为-25至-15mv。

6、较佳地，所述介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶的30秒bci凝血指数低于10％。

7、较佳地，所述高分子基质为海藻酸钠、聚乙烯醇、壳聚糖、甲基丙烯酸酐化明胶中的至少一种。

8、较佳地，所述介孔生物玻璃的化学组成为80sio2·15cao5·5p2o5，比表面积为350～400m2/g，介孔尺寸为3～4nm，介孔体积为0.3～0.4cm3/g。

9、较佳地，所述氧化石墨烯的尺寸为1～10μm。

10、第二方面，本发明提供上述任一项所述的介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶的制备方法。所述制备方法包括：将高分子基质与水混合，得到高分子基质溶液；将介孔生物玻璃和氧化石墨烯与水混合，得到介孔生物玻璃/氧化石墨烯水分散液；将高分子基质溶液和介孔生物玻璃/氧化石墨烯水分散液混合并均质得到悬浮液；将悬浮液在低温条件下冷冻得到未交联坯体；将未交联坯体浸渍于氯化钙溶液充分交联后，用水洗涤，并低温冷冻干燥，得到所述介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶；优选地，高分子基质溶液中高分子基质与水的质量比为1～10：100；介孔生物玻璃/氧化石墨烯水分散液中介孔生物玻璃和氧化石墨烯的总质量与水的质量比为0.1～1：100；更优选地，低温冷冻干燥的压力是10～70pa，温度是-30至-10℃，时间是24～48小时。

11、本发明利用冷冻干燥技术制备了具有可控三维连通多孔形貌的介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶。该方法具有工艺简单、条件容易控制的优点。另外，高孔隙率的三维多孔结构对于使止血材料具有更强的吸水能力尤为关键，而冷冻干燥技术是制造高孔隙率材料的合适方法。本发明首次制得具有高孔隙率、吸水率，良好亲水性，优异体外、体内止血活血，皮肤伤口抗菌与愈合功能的介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶，具有良好的临床应用前景。

12、较佳地，所述高分子基质选自低粘度海藻酸钠、中粘度海藻酸钠和高粘度海藻酸钠中的一种，优选为高粘度海藻酸钠。

13、第三方面，本发明提供了上述任一项所述的介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶在制备外伤快速止血材料和感染性皮肤创面抗菌与愈合材料中的应用。

14、有益效果：

15、本发明的介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶具有良好的吸水性、亲水性，优异的止血活性、光热性能和生物相容性，动物实验证实，介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶具有优异的体内快速止血性能和感染性皮肤创伤抗菌与愈合的双重功能。因此，介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶是一种新型的双功能生物材料，在快速止血和感染性皮肤创伤抗菌与愈合的临床应用上具有广泛前景。

技术特征：

1.一种介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶，其特征在于，所述介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶是由介孔生物玻璃、氧化石墨烯和高分子基质组成的具有三维连通多孔结构的气凝胶；介孔生物玻璃粘附于氧化石墨烯的片层表面；其中，介孔生物玻璃、氧化石墨烯和高分子基质的质量比为(1～3)∶(4～6)∶3。

2.根据权利要求1所述的介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶，其特征在于，所述介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶的孔隙率为98.0～98.6％，孔径分布为30～50μm。

3.根据权利要求1或2所述的介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶，其特征在于，所述介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶的吸水率为5000～6700％，zeta电位为-25至-15mv。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶，其特征在于，所述介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶的30秒bci凝血指数低于10％。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶，其特征在于，所述高分子基质为海藻酸钠、聚乙烯醇、壳聚糖、甲基丙烯酸酐化明胶中的至少一种。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶，其特征在于，所述介孔生物玻璃的化学组成为80sio2·15cao5·5p2o5，比表面积为350～400m2/g，介孔尺寸为3～4nm，介孔体积为0.3～0.4cm3/g。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶，其特征在于，所述氧化石墨烯的尺寸为1～10μm。

8.一种根据权利要求1-7中任一项所述的介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶的制备方法，其特征在于，包括：将高分子基质与水混合，得到高分子基质溶液；将介孔生物玻璃和氧化石墨烯与水混合，得到介孔生物玻璃/氧化石墨烯水分散液；将高分子基质溶液和介孔生物玻璃/氧化石墨烯水分散液混合并均质得到悬浮液；将悬浮液在低温条件下冷冻得到未交联坯体；将未交联坯体浸渍于氯化钙溶液充分交联后，用水洗涤，并低温冷冻干燥，得到所述介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶；优选地，高分子基质溶液中高分子基质与水的质量比为1～10：100；介孔生物玻璃/氧化石墨烯水分散液中介孔生物玻璃和氧化石墨烯的总质量与水的质量比为0.1～1：100；更优选地，低温冷冻干燥的压力是10～70pa，温度是-30至-10℃，时间是24～48小时。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述高分子基质选自低粘度海藻酸钠、中粘度海藻酸钠和高粘度海藻酸钠中的一种，优选为高粘度海藻酸钠。

10.一种权利要求1-7中任一项所述的介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶在制备外伤快速止血材料和感染性皮肤创伤抗菌与愈合材料中的应用。

技术总结
本发明公开一种介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶及其制备方法与应用。所述介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶是由介孔生物玻璃、氧化石墨烯和高分子基质组成的具有三维连通多孔结构的气凝胶；介孔生物玻璃粘附于氧化石墨烯的片层表面；其中，介孔生物玻璃、氧化石墨烯和高分子基质的质量比为(1～3)∶(4～6)∶3。所述介孔生物玻璃复合氧化石墨烯止血气凝胶具备良好的吸水性和亲水性，且具有优异的止血性能和光热抗菌性能以及良好的血液相容性和细胞相容性，能促进感染性皮肤创伤抗菌与愈合，可作为快速止血材料与感染性皮肤创伤抗菌与愈合材料使用。

技术研发人员：吴成铁,郑毅,朱钰方,郇志广
受保护的技术使用者：中国科学院上海硅酸盐研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16