新型止血疏水二氧化硅气凝胶材料，或将成为冰火考验下的救命神器 -山东化工网

新型止血疏水二氧化硅气凝胶材料，或将成为冰火考验下的救命神器

文章来源：贤集网更新时间：2024-09-13 15:36:39

在医疗领域中，出血控制一直是至关重要的议题。无论是在日常的医疗救治还是在极端环境下的应急救援中，高效的止血材料都能够在关键时刻挽救生命。然而，传统的止血材料在面对高寒、高热等极端环境时，往往暴露出止血效率低下等诸多缺陷。在这样的背景下，吕国忠教授团队的研究成果 —— 疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料应运而生，它为极端环境下的止血难题提供了创新性的解决方案。

一、极端环境下止血面临的挑战

止血材料的发展经历了漫长的过程。从早期简单的纱布等基本材料，到后来不断加入各种活性成分的改进型止血材料，每一步都凝聚着科研人员的智慧与努力。传统纱布主要通过物理压迫来实现止血，但它的止血效果有限，且功能较为单一。随着科技的进步，一些含有特殊成分的止血材料逐渐出现，如负载沸石的医用棉纱、含二氧化硅组分的生物活性玻璃止血材料等，它们在止血机制和效果上都有了一定的改进。

在高寒环境下，人体的生理机能会发生一系列变化。其中，血小板功能会受到损伤，这会导致凝血过程受阻。传统止血材料在这种环境下，由于缺乏对低温环境的适应性，其止血效果会大打折扣。而且，寒冷还可能使伤口周围的组织变得更加脆弱，增加了止血的难度。

高热环境同样给止血带来巨大挑战。在高温刺激下，凝血因子的活性会减弱，血流速度会增加，纤溶系统也会被激活。这些生理变化使得机体的止血功能减缓，传统止血材料难以快速有效地控制出血。此外，高温还可能导致止血材料本身的性能发生变化，比如活性成分的降解等。

因此，研发一种能适应极端环境、止血效果好且使用方便的止血材料具有重要的意义。吕国忠教授团队的疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料的出现，正是为了填补这一领域的空白，为极端环境下的止血提供更有效的解决方案。

二、疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料的结构设计

敷料基材作为止血材料的基础支撑结构，其材质可以是编织物、海绵、凝胶等材料。这些材料具有良好的柔韧性和生物相容性，能够与创面较好地贴合，为伤口提供一定的保护。不同的基材材料在性能上各有特点，例如编织物具有良好的透气性，海绵可以更好地吸收渗出液，凝胶则能与创面紧密贴合。

设置于敷料基材的上表面，该层在非压力下不能渗透水。这一特性使得材料在接触伤口时，能够减少对血液的吸收，进而减少失血。同时，疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒的存在可以通过疏水性减慢血液运动，协同二氧化硅活化凝血因子，实现快速止血。

由疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒压制而成，厚度通常为 1.5 - 3mm。这一层的主要作用是进一步增强止血效果，其独特的结构和疏水性能够为伤口提供良好的止血环境。

当存在该层时，设置于止血层和疏水纳米二氧化硅气凝胶层之间。其原料为正十五烷、正十八烷等，具有较好的蓄热性能。在极端天气情况下，该层可隔绝外界温度对患处的影响，确保患处温度保持在较小的波动范围内，更适于极端温度下的止血要求。

三、疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料的制备方法

（一）疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒的制备

首先，向 8 - 20g 九水硅酸钠中加入去离子水，搅拌至无沉淀，得到硅酸钠溶液。在这个过程中，搅拌的速度和时间需要严格控制，以确保硅酸钠完全溶解，形成均匀的溶液。

然后，将硅酸钠溶液缓慢加入 5 - 15g 硫酸中，搅拌并调节 pH 为 3 - 7，静置后得到凝胶。这一步骤中，溶液的加入速度以及 pH 的调节非常关键，它们会直接影响凝胶的质量和性能。

接着，将凝胶进行水浴老化、粉碎，得到凝胶粉。水浴老化的温度和时间以及粉碎的粒度大小等因素都需要经过优化，以保证后续制备的气凝胶颗粒具有良好的性能。

最后，向凝胶粉中加入 6 - 10g 六甲基二硅氧烷和 6 - 10g 六甲基二硅胺烷，水浴搅拌、洗涤、干燥，得到疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒。在这一阶段，各种试剂的用量、搅拌的条件以及干燥的工艺等都对最终产品的质量有重要影响。

（二）止血层的制备

将制备好的疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒加入有机溶剂（如丙酮、二氯甲烷、正己烷、无水乙醇中一种或多种）分散得到分散体，疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒与有机溶剂质量比为 1：(5 - 1000)，或质量体积比为 1：(5 - 500)。然后采用喷枪，在 0.1 - 2MPa 压力下将分散体喷涂于敷料基材的上表面，即得到含第一疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒层的止血层。在制备过程中，喷枪的压力、喷涂的距离以及分散体的浓度等参数都需要精确控制，以确保形成均匀的止血层。

（三）疏水纳米二氧化硅气凝胶层的制备

取 3 - 6g 疏水纳米二氧化硅气凝胶颗粒置于压片模具中，将其厚度压制为 1.5 - 3mm，得到疏水纳米二氧化硅气凝胶层。压片过程中，压力的大小和压制的时间需要根据颗粒的特性进行调整，以保证气凝胶层的密度和厚度符合要求。

通过缝合或粘合等方式将止血层、疏水纳米二氧化硅气凝胶层以及可选的温度相变材料层连接起来，得到完整的止血材料。在组装过程中，需要确保各层之间的连接牢固且无缝隙，以保证止血材料在使用过程中的稳定性和可靠性。

四、疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料的优势特点

能够在极端冷、热环境下有效促进创面止血，克服了传统止血材料在极端环境中止血效果不佳的问题。在高寒环境中，材料能够保持其结构和性能的稳定性，不受低温的影响，依然可以有效地活化凝血因子，促进血凝块的形成。在高热环境下，它不会因为高温而导致活性成分的降解，依然能够发挥良好的止血作用。

在去除止血材料时，与创面不黏连，可以有效降低由于创面黏连而导致的二次伤害。这一特性对于伤口的愈合和患者的康复非常重要，避免了因材料黏连而在拆除过程中对新生组织造成的破坏。

利用二氧化硅的疏水性减慢血液运动，同时活化凝血因子，实现快速止血，并且减少失血。与传统止血材料相比，这种止血材料能够在更短的时间内形成血凝块，有效地控制出血量，为患者的救治争取更多的时间。

温度相变材料层的设置可使止血材料具备温度管理功能，为创面提供适宜的温度环境，有利于伤口的愈合，尤其适用于极端温度环境下的创伤止血。在极端温度环境下，该材料能够有效地调节伤口周围的温度，避免温度过高或过低对伤口愈合造成的不利影响。

五、疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料的实验验证

体内实验是验证止血材料有效性的重要环节。在动物实验中，将疏水纳米二氧化硅气凝胶止血材料应用于实验动物的伤口上，观察其止血效果。实验结果表明，在极端环境下，该材料能够显著减少出血量，缩短凝血时间。与对照组使用的传统止血材料相比，使用该新型止血材料的动物伤口止血速度更快，伤口愈合情况也更好。

体外实验主要是通过模拟极端环境和血液环境，来测试止血材料的性能。在不同温度的环境中，将止血材料与模拟血液接触，观察材料的止血反应。实验结果显示，该材料在高温和低温环境下都能够保持良好的止血性能，其凝血因子的活化速度和血凝块的形成速度都明显优于传统止血材料。

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