抗菌、抗氧化的多糖基止血海绵，用于鼻腔填塞和止血

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.250063

摘要/Abstract

摘要：

市售鼻腔止血海绵存在止血效率低下、不可降解和伤口感染等问题。因此，为了应对市场和临床需求，开发具有可降解性、促凝血、抗菌和抗氧化等性能的鼻腔止血海绵尤为重要。原儿茶醛（PA）和铁离子（Fe³⁺）形成的络合物PA@Fe具有促进凝血、活性氧清除和抗菌的能力。对此，以2种多糖酰肼海藻酸钠（SA-ADH）和氧化透明质酸钠（OHA）为海绵基本骨架，掺入不同体积分数的PA@Fe，内部以席夫碱键构成交联网络设计得到一种促进凝血，具有抗菌、抗氧化特性的鼻腔填塞止血海绵（SO-PA@Fe）。通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）对SO-PA@Fe海绵的官能团和表面形貌进行表征，同时测试添加不同体积分数的PA@Fe对海绵的压缩强度、活性氧清除能力、抗菌特性和促凝作用的影响。随着PA@Fe体积分数的增加，海绵的机械性能提高了31.3%。此外，SO-PA@Fe海绵的活性氧清除最高可至62.4%，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌特性高达97%，与市售明胶止血海绵相比，SO-PA@Fe海绵的血液吸收速率是其1.8倍。综上所述，SO-PA@Fe海绵表现出优异的凝血、活性氧清除和抗菌特性，为治疗鼻窦炎术后止血修复提供了新的策略。

关键词: 鼻腔止血, 多糖基海绵, 原儿茶醛, 铁离子, 席夫碱键

Abstract:

Commercially available nasal hemostatic sponges suffer from inefficient hemostasis， non-degradability， and wound infection. Therefore， in order to respond to the market and clinical needs， it is particularly important to develop nasal hemostatic sponges with degradability， procoagulant， antimicrobial and antioxidant properties. Protocatechuic aldehyde （PA） and iron ion （Fe³⁺） produce the complex PA@Fe， which has antimicrobial， coagulation-promoting， and reactive oxygen species-clearing capabilities. In this regard， the basic sponge skeleton was composed of two varieties of polysaccharide hydrazide sodium alginate （SA-ADH） and sodium hyaluronate oxide （OHA）， with varying concentrations of PA@Fe. By creating a cross-linked network with Schiff base connections inside the nasal cavity， a hemostatic sponge with antibacterial and antioxidant qualities was created to encourage coagulation. Using scanning electron microscopy （SEM） and Fourier transform infrared spectroscopy （FT-IR） to evaluate of the sponge's surface shape and functional groups while experimenting with the addition of various contents of PA@Fe the effect on the sponge's coagulation-promoting capacity， antimicrobial qualities， compressive strength， and capacity to scavenge reactive oxygen species. The sponge's mechanical qualities improved by 31.3% as a result of the content of PA@Fe increase. Furthermore， up to 62.4% of reactive oxygen species can be eliminated by the SO-PA@Fe sponge， and it has up to 97% antibacterial activity against Escherichia coli and Staphylococcus aureus. In contrast to gelatin hemostatic sponges that are sold commercially， SO-PA@Fe sponge absorbs blood twice as quickly. In summary， SO-PA@Fe sponge exhibits excellent coagulation， reactive oxygen species scavenging， and antibacterial properties， providing a new strategy for postoperative hemostasis and repair of sinusitis.

Key words: Nasal hemostasis, Polysaccharide based sponge, Protocatechuic aldehyde, Iron ions, Schiff base bond

中图分类号:

O636

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图/表 7

图1 SA-ADH的1H NMR谱图（A）和FT-IR谱图（B）； OHA的1H NMR谱图（C）和FT-IR谱图（D）； PA@Fe的紫外吸收光谱（E）和拉曼光谱（F）

Fig.1 （A） 1H NMR and （B） FT-IR spectra of SA-ADH；（C） 1H NMR and （D） FT-IR spectra of OHA； UV absorption （E） and Raman spectra （F） of PA@Fe

图2 SO-PA@Fe10海绵的FT-IR谱图（A）、XPS全谱图（B）和N1s谱图（C）；（D）不同PA@Fe体积分数的海绵的SEM图像；（E）不同海绵的孔径尺寸分布；（F） SO-PA@Fe10海绵的EDS图

Fig.2 FT-IR （A）， XPS full （B） and N1s spectra （C） of SO-PA@Fe10 sponge；（D） SEM image of sponge with various PA@Fe ratios；（E） The pore size distribution of different sponges；（F） EDS image of SO-PA@Fe10 sponge

图3 （A）不同PA@Fe体积分数的海绵的孔隙率；（B）海绵吸水前后的数码照片，从左到右分别为SO、SO-PA@Fe10、SO-PA@Fe20和SO-PA@Fe30海绵；（C）不同PA@Fe体积分数的海绵在浸泡1和10 min的膨胀率；（D）不同PA@Fe体积分数的海绵的降解率；（E）海绵的压缩强度；（F）海绵的应力应变曲线

Fig.3 （A） The porosity of sponge with various PA@Fe volume fraction；（B） Digital photos of sponge before and after water absorption， from left to right are SO， SO-PA@Fe10， the SO-PA@Fe20 and SO-PA@Fe30 sponge；（C） The expansion rate of sponge with various PA@Fe volume fraction after soaking for 1 and 10 min；（D） The degradation rate of sponge with various PA@Fe volume fraction；（E） The compressive strength of sponge；（F） Stress-strain curves of sponge

图4 （A）不同PA@Fe体积分数的海绵的DPPH清除率；（B）浸泡不同时间下SO-PA@Fe30海绵的DPPH清除率

Fig.4 （A） DPPH clearance rate of sponge with various PA@Fe volume fraction；（B） Soak for different durations DPPH clearance rate of SO-PA@Fe30 sponge

图5 （A）不同PA@Fe体积分数海绵金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌效果；（B）海绵对金黄色葡萄球菌的抑菌率；（C）海绵对大肠杆菌的抑菌率

Fig.5 （A） Bacteriostatic effect of different PA@Fe volume fraction of sponge on Staphylococcus aureus and Escherichia coli；（B） Antibacterial rate of sponge against Staphylococcus aureus；（C） Antibacterial rate of sponge against Escherichia coli

图6 （A） 24和48 h后L929小鼠成纤维细胞的活力；（B）24和48 h后HUVEC内皮细胞的活力；（C）染色的L929小鼠成纤维细胞的细胞形态；（D）海绵溶血实验

Fig.6 （A） The viability of L929 mouse fibroblasts after 24 and 48 h；（B） The vitality of HUVEC endothelial cells after 24 and 48 h；（C） Cell morphology of L929 mouse fibroblasts stained with dye；（D） Sponge hemolysis test

图7 （A）体外全血凝血指数测定；（B）不同时间点海绵吸收血液能力实验照片；（C）海绵血液吸收速率

Fig.7 （A） Measurement of whole blood coagulation index in vitro；（B） Photos of sponge blood absorption ability tests at different time points；（C） Sponge blood absorption rate

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