Preparation method and application of bacterial cellulose/sodium alginate/SiO2 composite sponge material
附图说明 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显： 图1为本发明中实施例1制备的细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的扫描电镜图。 技术领域 本发明涉及一种细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的制备方法，属于多孔材料和生物医学材料领域。 具体实施方式 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。 本发明中所选选用的细菌纤维素的生产厂家为海南亿德食品有限公司，属于木醋杆菌均属。 实施例1 本实施例涉及一种细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的制备方法，具体包括如下步骤： (1)氨基化介孔SiO2微球的制备 将0.5g醋酸纤维素(CA)加入50g四氢呋喃(THF)溶剂中，60℃磁力搅拌2h使其完全溶解。将0.3g正硅酸四乙酯滴加到上述溶液中，继续搅拌2h，用0.1mol/L盐酸调节pH值至5-6，继续搅拌2h，将150g温度为40℃甘油加入上述配制的混合溶液中，50℃下均质机搅拌10min形成乳液。将乳液装入2L烧杯中，放入预冷至-15℃冰箱中，淬火3h，淬火结束后将1L冰水混合物快速加入烧杯中，每8h换水一次，换水2天。将样品继续浸泡在0.1mol/LNaOH乙醇溶液浸泡中24h，将醋酸纤维素转化为纤维素，蒸馏水洗涤、冷冻干燥24h，得到纤维素/SiO2复合微球。复合微球500℃煅烧5h，得到介孔SiO2微球。 将0.2g介孔SiO2微球加入50mL浓度为3mol/L的盐酸中，室温下浸泡12h，蒸馏水洗涤、干燥和烘干得到酸化介孔SiO2微球。将酸化介孔SiO2微球分散在100mL甲苯中，向分散液中滴加0.6g3-氨丙基三乙氧基硅烷，100℃回流反应12h，乙醇洗涤、干燥得到氨基化介孔SiO2微球。 (2)季铵化细菌纤维素 称取0.5g细菌纤维素加入8mL去离子水和20mL异丙醇分散，再加入10mL质量分数10％的氢氧化钠溶液，于65℃下加入4g2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，在磁力搅拌条件下反应10h。将反应物离心，洗涤、干燥得到季铵化细菌纤维素。 (3)细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵的制备 将0.3g季铵化细菌纤维素、0.2g海藻酸钠和0.2g氨基化介孔SiO2微球加入200mL蒸馏水中，60℃恒温水浴振荡5h。接着加入0.1g环氧氯丙烷，用氢氧化钠调节pH为9.0，70℃反应3h。反应结束后，将反应液倒入培养皿中冷冻干燥，得到细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料。 实施例1制备的细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的形貌如图1所示，复合材料呈现多孔状结构，由大孔和小孔组成，大孔的直径为3～5μm，小孔的孔径为300～500nm，细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的孔隙率为85.1％，比表面积为8.12m2/g。采用凝血指数(BCI)在体外进行评估，通过血红蛋白溶液的吸光度值来判断其血液凝结速率。细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的BCI为39.1％。 实施例2 本实施例涉及一种细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的制备方法，具体包括如下步骤： (1)氨基化介孔SiO2微球的制备 将0.3g醋酸纤维素(CA)加入40g四氢呋喃(THF)溶剂中，60℃磁力搅拌2h使其完全溶解。将0.3g正硅酸四乙酯滴加到上述溶液中，继续搅拌2h，用0.1mol/L盐酸调节pH值至5-6，继续搅拌2h，将160g温度为40℃甘油加入上述配制的混合溶液中，50℃下均质机搅拌10min形成乳液。将乳液装入2L烧杯中，放入预冷至-30℃冰箱中，淬火5h，淬火结束后将1L冰水混合物快速加入烧杯中，每8h换水一次，换水2天。将样品继续浸泡在0.1mol/LNaOH乙醇溶液浸泡中24h，将醋酸纤维素转化为纤维素，蒸馏水洗涤、冷冻干燥24h，得到纤维素/SiO2复合微球。复合微球550℃煅烧5h，得到介孔SiO2微球。 将0.3g介孔SiO2微球加入50mL浓度为3mol/L的盐酸中，室温下浸泡12h，蒸馏水洗涤、干燥和烘干得到酸化介孔SiO2微球。将酸化介孔SiO2微球分散在100mL甲苯中，向分散液中滴加0.7g3-氨丙基三乙氧基硅烷，100℃回流反应12h，乙醇洗涤、干燥得到氨基化介孔SiO2微球。 (2)季铵化细菌纤维素 称取0.4g细菌纤维素加入8mL去离子水和20mL异丙醇分散，再加入10mL质量分数10％的氢氧化钠溶液，于65℃下加入3.5g2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，在磁力搅拌条件下反应10h。将反应物离心，洗涤、干燥得到季铵化细菌纤维素。 (3)细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵的制备 将0.4g季铵化细菌纤维素、0.3g海藻酸钠和0.25g氨基化介孔SiO2微球加入200mL蒸馏水中，60℃恒温水浴振荡5h。接着加入0.1g环氧氯丙烷，用氢氧化钠调节pH为9.0，70℃反应3h。反应结束后，将反应液倒入培养皿中冷冻干燥，得到细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料。 实施例2制备的细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的孔隙率为85.9％，比表面积为8.22m2/g。采用凝血指数(BCI)在体外进行评估，通过血红蛋白溶液的吸光度值来判断其血液凝结速率。细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的BCI为40.1％。 实施例3 本实施例涉及一种细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的制备方法，具体包括如下步骤： (1)氨基化介孔SiO2微球的制备 将0.4g醋酸纤维素(CA)加入50g四氢呋喃(THF)溶剂中，60℃磁力搅拌2h使其完全溶解。将0.2g正硅酸四乙酯滴加到上述溶液中，继续搅拌2h，用0.1mol/L盐酸调节pH值至5-6，继续搅拌2h，将150g温度为40℃甘油加入上述配制的混合溶液中，50℃下均质机搅拌10min形成乳液。将乳液装入2L烧杯中，放入预冷至-20℃冰箱中，淬火5h，淬火结束后将1L冰水混合物快速加入烧杯中，每8h换水一次，换水2天。将样品继续浸泡在0.1mol/LNaOH乙醇溶液浸泡中24h，将醋酸纤维素转化为纤维素，蒸馏水洗涤、冷冻干燥24h，得到纤维素/SiO2复合微球。复合微球500℃煅烧5h，得到介孔SiO2微球。 将0.3g介孔SiO2微球加入50mL浓度为3mol/L的盐酸中，室温下浸泡12h，蒸馏水洗涤、干燥和烘干得到酸化介孔SiO2微球。将酸化介孔SiO2微球分散在100mL甲苯中，向分散液中滴加0.6g3-氨丙基三乙氧基硅烷，100℃回流反应12h，乙醇洗涤、干燥得到氨基化介孔SiO2微球。 (2)季铵化细菌纤维素 称取0.5g细菌纤维素加入8mL去离子水和20mL异丙醇分散，再加入10mL质量分数10％的氢氧化钠溶液，于65℃下加入4.5g2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，在磁力搅拌条件下反应10h。将反应物离心，洗涤、干燥得到季铵化细菌纤维素。 (3)细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵的制备 将0.3g季铵化细菌纤维素、0.25g海藻酸钠和0.2g氨基化介孔SiO2微球加入200mL蒸馏水中，60℃恒温水浴振荡5h。接着加入0.1g环氧氯丙烷，用氢氧化钠调节pH为9.0，70℃反应3h。反应结束后，将反应液倒入培养皿中冷冻干燥，得到细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料。 实施例2制备的细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的孔隙率为88.4％，比表面积为9.15m2/g。采用凝血指数(BCI)在体外进行评估，通过血红蛋白溶液的吸光度值来判断其血液凝结速率。细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的BCI为38.3％。 对比例1 与实施例1不同的是步骤3)中，采用“介孔SiO2微球”代替“氨基化介孔SiO2微球”，其余条件不变，得到细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料。该复合材料的孔隙率为80.9％、比表面积为7.99m2/g。采用凝血指数(BCI)在体外进行评估，通过血红蛋白溶液的吸光度值来判断其血液凝结速率。细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的BCI为48.2％。 对比例2 与实施例1不同的是步骤3)中，采用“细菌纤维素”代替“季铵化细菌纤维素”，其余条件不变，得到细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料。该复合材料的孔隙率为84.1％、比表面积为8.24m2/g。采用凝血指数(BCI)在体外进行评估，通过血红蛋白溶液的吸光度值来判断其血液凝结速率。细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的BCI为47.1％。 对比例3 与实施例1不同的是步骤3)中，不添加氨基化介孔SiO2微球，最后得到细菌纤维素/海藻酸钠复合海绵材料。该复合材料的孔隙率为76.1％、比表面积为6.24m2/g。采用凝血指数(BCI)在体外进行评估，通过血红蛋白溶液的吸光度值来判断其血液凝结速率。细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的BCI为55.1％。 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。 背景技术 血液在人体渗透、酸碱平衡和调节体温等方面起到重要作用，研究表明人体快速失血，将导致休克，甚至死亡。因此在救援过程中，如果能快速止血，减少血液流失，其存活率大大提高。目前大量的止血材料被广泛应用于快速止血，如止血纱布、止血海绵、止血粉末、止血喷雾和生物凝胶黏合剂等。目前止血机理主要包括以下三个方面：1)止血材料与创面接触，利用止血材料通过表面所带的电荷，富集和粘附血液成分，并激活血小板引发凝血级联反应；2)通过物理或化学方式，引发血管的收缩或降低血流速度，增加血小板和血细胞在创口处的累积量，促进凝血反应；3)模仿血小板或血细胞功能，直接参与凝血反应。 止血海绵适用于大面积出血、动脉破损或贯穿性伤口。因此止血海绵的止血性能与其比表面积和吸水性能有关。目前止血海绵主要通过冷冻干燥法、微波膨化法以及牺牲模板法等。例如：中国专利CN110975001B公开了通过冷冻干燥法制备的壳聚糖-纤维素复合止血海绵，利用复合止血海绵的三维多孔结构，具有良好的吸液性，有利于红细胞的聚集，并加速促进血液凝固。中国专利CN109091699B将氧化纤维素粉末高压均质处理，后将氧化纤维素悬浮液冻融循环处理、冷冻干燥得到纤维素止血海绵。以上两个专利都是制备有机多孔海绵止血材料。如何将有机止血材料与无机止血材料复合，进一步提高材料的止血效率，成为当下急需解决的问题。因此如何通过构建多孔网络结构，提高海绵的比表面积和吸水性能，使止血海绵能够更好的富集血液成分，促进凝血，成为未来研究的热点。 发明内容： 为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的制备方法及其用途。 本发明是通过以下技术方案实现的： 一种细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的制备方法，其包括如下步骤： 分别制备氨基化介孔SiO2微球和季铵化细菌纤维素； 将海藻酸钠和所述季铵化细菌纤维素、氨基化介孔SiO2微球加入蒸馏水中，分散均匀后，加入环氧氯丙烷，调节pH为8.0～10.0，在60～80℃下反应后，得到反应液体； 将所述反应液进行冷冻干燥，得到所述细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料。 作为优选方案，所述氨基化介孔SiO2微球的制备方法为： 将醋酸纤维素加入四氢呋喃中，溶解后，滴加入正硅酸四乙酯，调节pH值至5～6，加入温度为40℃的甘油，在50℃下进行均质，得到乳液； 将所述乳液在-30～-10℃下进行淬火后，先用冰水混合物洗去四氢呋喃，再用NaOH的乙醇溶液进行水解，得到纤维素/SiO2复合微球； 将所述纤维素/SiO2复合微球在450～550℃下进行煅烧，得到介孔SiO2微球； 将所述介孔SiO2微球用盐酸进行酸化后，得到酸化介孔SiO2微球，将所述酸化介孔SiO2微球分散在甲苯中，滴加3-氨丙基三乙氧基硅烷，进行回流反应后，经过乙醇洗涤、干燥，得到所述氨基化介孔SiO2微球。 作为优选方案，所述的乳液中四氢呋喃与甘油的质量比为(1～3)：(3～9)、醋酸纤维素与正硅酸四乙酯的质量比为(2～5):(1～3)；所述酸化介孔SiO2微球与3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为(1～2):(3～6)。 作为优选方案，所述的季铵化细菌纤维素的制备方法为： 将细菌纤维素加入去离子水和异丙醇的混合液中，分散均匀，再加入质量分数10％的氢氧化钠溶液，于65℃下加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，反应后，将反应物离心，洗涤、干燥，得到所述季铵化细菌纤维素。 作为优选方案，所述细菌纤维素与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量比为(1～2):(6～9)。 作为优选方案，所述细菌纤维素为木醋杆菌属。 作为优选方案，所述的季铵化细菌纤维素、海藻酸钠和氨基化介孔SiO2微球的质量比为(3～6)：(2～4)：(1～2)。 一种由前述的制备方法得到的细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料。 一种如前述的一种细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料在止血材料中的用途。 本发明的机理在于： 配制醋酸纤维素溶液，加入正硅酸四乙酯，在酸性条件下使正硅酸四乙酯水解得到二氧化硅。加入甘油，均质机搅拌，通过自乳化形成乳液，冷冻干燥，去除甘油和水，得到纤维素/SiO2复合微球。将复合微球煅烧等到介孔SiO2微球。最后将3-氨丙基三乙氧基硅烷与介孔SiO2微球反应，在微球表面引入氨基。 在碱性条件下，将细菌纤维素与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵反应，在纤维素分子链上季铵化，使分子链上带有铵根离子。 将季铵化细菌纤维素、海藻酸钠和氨基化介孔SiO2微球共混，在碱性条件下采用环氧氯丙烷交联，最后冷冻干燥得到细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵。 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果： 1)利用SiO2微球的介孔，大大提高了复合海绵的孔隙率和比表面积，高孔隙率和大比表面积可快速吸收血浆，使血细胞积聚在表面上，从而促进血液在伤口表面凝结。 2)将氨基引入SiO2微球表面，氨基虽然不带电，单氨基上的氮原子有一对孤对电子，能够结合H+，形成带正电荷的NH3+。增加了复合材料的正电荷，通过内源性途径加速凝血过程。将细菌纤维素季铵化后引入铵根离子，通过阳离子凝聚血红细胞形成血栓，促进止血。 3)将季铵化细菌纤维素、海藻酸钠和氨基化介孔SiO2微球复合，最后通过冷冻干燥，得到海绵状复合材料，利用海绵结构的高吸水性和高孔隙率结构，可快速吸收血浆，从而促进血液在伤口表面凝结，提高止血性能。 The invention provides a preparation method of a bacterial cellulose/sodium alginate/SiO2 composite sponge material. The preparation method comprises the following steps: respectively preparing aminated mesoporous SiO2 microspheres and quaternized bacterial cellulose; adding sodium alginate, the quaternized bacterial cellulose and the aminated mesoporous SiO2 microspheres into distilled water, uniformly dispersing, adding epoxy chloropropane, adjusting the pH value to 8.0-10.0, and reacting at 60-80 DEG C to obtain a reaction liquid; the reaction liquid is subjected to freeze drying, and the bacterial cellulose/sodium alginate/SiO2 composite sponge material is obtained. Compared with the prior art, the composite sponge has the advantages that the porosity and the specific surface area of the composite sponge are greatly improved by means of mesopores of the SiO2 microspheres, plasma can be rapidly absorbed due to the high porosity and the large specific surface area, blood cells are accumulated on the surface, and therefore blood is promoted to be coagulated on the surface of a wound. 1.一种细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 分别制备氨基化介孔SiO2微球和季铵化细菌纤维素； 将海藻酸钠和所述季铵化细菌纤维素、氨基化介孔SiO2微球加入蒸馏水中，分散均匀后，加入环氧氯丙烷，调节pH为8.0～10.0，在60～80℃下反应后，得到反应液体； 将所述反应液进行冷冻干燥，得到所述细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料。 2.如权利要求1所述的细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的制备方法，其特征在于，所述氨基化介孔SiO2微球的制备方法为： 将醋酸纤维素加入四氢呋喃中，溶解后，滴加入正硅酸四乙酯，调节pH值至5～6，加入温度为40℃的甘油，在50℃下进行均质，得到乳液； 将所述乳液在-30～-10℃下进行淬火后，先用冰水混合物洗去四氢呋喃，再用NaOH的乙醇溶液进行水解，得到纤维素/SiO2复合微球； 将所述纤维素/SiO2复合微球在450～550℃下进行煅烧，得到介孔SiO2微球； 将所述介孔SiO2微球用盐酸进行酸化后，得到酸化介孔SiO2微球，将所述酸化介孔SiO2微球分散在甲苯中，滴加3-氨丙基三乙氧基硅烷，进行回流反应后，经过乙醇洗涤、干燥，得到所述氨基化介孔SiO2微球。 3.如权利要求2所述的细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的制备方法，其特征在于，所述的乳液中四氢呋喃与甘油的质量比为(1～3)：(3～9)、醋酸纤维素与正硅酸四乙酯的质量比为(2～5):(1～3)；所述酸化介孔SiO2微球与3-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为(1～2):(3～6)。 4.如权利要求1所述的细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的制备方法，其特征在于，所述的季铵化细菌纤维素的制备方法为： 将细菌纤维素加入去离子水和异丙醇的混合液中，分散均匀，再加入质量分数10％的氢氧化钠溶液，于65℃下加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，反应后，将反应物离心，洗涤、干燥，得到所述季铵化细菌纤维素。 5.如权利要求4所述的细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的制备方法，其特征在于，所述细菌纤维素与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量比为(1～2):(6～9)。 6.如权利要求4所述的细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的制备方法，其特征在于，所述细菌纤维素为木醋杆菌属。 7.如权利要求1所述的细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料的制备方法，其特征在于，所述的季铵化细菌纤维素、海藻酸钠和氨基化介孔SiO2微球的质量比为(3～6)：(2～4)：(1～2)。 8.一种由权利要求1所述的制备方法得到的细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料。 9.一种如权利要求8所述的一种细菌纤维素/海藻酸钠/SiO2复合海绵材料在止血材料中的用途。