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甲殼素複合材料及其止血效果之研究

甲殼素複合材料及其止血效果之研究

 人體從流血到癒合的自然過程 

皮膚為身體提供保護,當其受損時,血管會破裂導致流血。血管受傷後,首先會收縮以減少血流,接著血小板聚集在傷口形成初步血栓阻止血液流出。凝血因子會啟動化學反應,讓纖維蛋白形成網狀結構,進一步鞏固血栓。隨後,身體開始修復受損血管,最終恢復正常血流。這一過程幫助防止過度失血,並促進傷口癒合。
                                                                             



 止血衛材的發展過程 
止血衛材(Hemostatic materials)的發展過程可以追溯到古代,人類早期嘗試使用植物、繃帶或簡單的機械壓力來止血。隨著醫學技術的進步,止血材料經歷了幾個重要的階段,如下圖所示。
而在伊拉克戰爭期間(2003-2011),美國軍方使用的急救包中,常包含基於甲殼素的止血敷料,成為戰場急救的重要工具。這些敷料之所以有效,主要得益於其中的甲殼素(chitosan),具有強大的止血和抗菌特性。
甲殼素止血帶,易於攜帶、易於使用的特點,可以快速應用於傷口,並能在幾分鐘內控制出血。提升了傷者的存活在戰爭期間發揮了至關重要的作用,成為當代戰地醫療急救中的新里程碑技術。






 甲殼素對血液細胞的全面影響:血小板、紅血球與白血球的交互作用 
人類血液裡的血球組成主要包括三種:白血球、紅血球、血小板,功能分別為白血球用來抵抗侵略、紅血球用來供應氧氣、血小板則是用來修復。
 

一. 與白血球的作用
甲殼素促進白血球(如巨噬細胞和中性粒細胞) 釋放促炎因子,進而加強免疫反應。
反應式 : Chitosan+ + 白血球 →促炎因子釋放→ 免疫反應
二. 與紅血球的作用
甲殼素正電荷與紅血球(RBC-)膜結合,促進紅血球凝集。
反應式 : Chitosan+ + RBC- → RBC凝集 → 物理屏障
三. 與血小板的作用
甲殼素(Chitosan+)的正電荷吸引血小板(帶負電),促進血小板活化並釋放顆粒,最終形成血小板栓。
反應式(簡化過程) : Chitosan+ + 血小板- → 血小板活化 → 血小板栓
四. 與凝血因子的作用
甲殼素(Chitosan+)促進凝血因子的激活,尤其是促進纖維蛋白原轉化為纖維蛋白,從而形成血塊。

主要反應式 : Chitosan++ 凝血因子 → 凝血酶 ( Thrombin ) 

纖維蛋白原 ( Fibrinogen ) → 凝血酶 → 纖維蛋白 ( Fibrin ) → 穩定血塊 

 

 甲殼素的止血反應機制 
當甲殼素接觸到傷口時,其正電荷能夠與血液中的負電荷成分(如血小板和凝血因子)結合,促進止血過程。以下是甲殼素的止血反應說明。
一. 
血小板黏附與激活 - 甲殼素與血小板結合,促進其黏附和聚集,形成初步的血小板血塊。


二. 
凝血因子的激活 - 甲殼素促使凝血因子如凝血酶活化轉化纖維蛋白原為纖維蛋白形成血塊


三. 血塊形成 - 纖維蛋白和血細胞形成穩固的血凝塊封閉傷口實現止血


簡言之,止血可分為兩階段,第一階段為初級止血栓,當血管在損傷部位會迅速收縮,以減少血流量。隨著凝血因子的作用,血小板聚集在損傷處並相互黏附,形成初步的血小板栓塞,而纖維蛋白絲會黏附在血小板栓塞上,形成更加穩定的血栓,即為「二級止血」。

 為什麼甲殼素是目前最理想的止血材料 
生物材料

甲殼素是一種天然的多醣,主要從蝦、蟹等甲殼類動物的外骨骼中擷取,作為一種生物可降解材料,對地球環境相當友好。甲殼素在人體內能自然分解,這一特性減少了二次手術的需求,提升了醫療處理的效率。其優異的生物相容性和降解性使其在醫療應用中極具吸引力,特別是用於止血帶和敷料時。甲殼素能夠減少人體的排斥反應,促進傷口的自然癒合,同時提供有效的保護,這使其成為醫療領域中備受推崇的材料,並且有助於提升患者的康復速度和舒適度。

 

美國USDA 認證

甲殼素榮獲美國農業部(USDA)的生物基產品認證,證明其生物基含量高且符合環保標準。這項認證為產品在市場上的安全性、環保性和可持續性提供了有力保障,特別是在醫療用品市場中。隨著醫院和醫療機構越來越重視使用可持續發展的材料,USDA 認證成為甲殼素的重要背書,確保其在醫療應用中既安全可靠,又符合當前的環保趨勢。

 

生質材料 56%

生質原料的主要優勢在於其可再生性低碳足跡。由於這些原料來自植物或其他生物性資源,它們可以透過自然界不斷補充,避免資源枯竭。同時,生質原料的生產和使用可排放較少的溫室氣體,有助於減少碳足跡。此外,這些材料的生物分解特性使其能夠在自然環境中分解,減少對生態系統的影響,減輕垃圾掩埋場的壓力。這些特性完美的契合循環經濟的理念,推動資源的再利用和減少浪費,為實現永續發展提供了具體的解決方案,有助於保護環境和實現經濟與生態的平衡。


美國USDA的生質材料認證為消費者提供了一個評估和選擇可持續材料的工具,也鼓勵企業向可再生資源轉型,推動環境可持續性。若需進一步的信息或具體產品的認證細節,亦可參考USDA的官方網站或相關的認證機構。
USDA官方網站 : https://www.usda.gov/



 甲殼素在醫療應用中的安全性評估 
根據SGS測試結果,甲殼素產品在急性毒性、皮膚刺激和眼睛刺激方面均顯示出良好的安全性。這些結果表明,甲殼素在與人體接觸的應用中具有很高的安全保障,對於急性毒性測試,產品未顯示出對生物體的毒性影響;而在皮膚刺激和眼睛刺激的測試中,甲殼素同樣表現出低刺激性,這使其成為醫療、化妝品和食品等行業中理想的材料。
這些可靠的測試結果為甲殼素的廣泛應用提供了堅實的科學依據,進一步強調了其在生物醫學領域的潛力及安全性,能夠有效促進產品的開發與應用,滿足市場對於安全和環保材料的需求

 

急性毒性試驗


結果:無毒級

• 說明:這表明甲殼素在急性暴露情況下不會對生物體造成毒性影響。通常以口服、皮膚接觸或吸入進行測試。

皮膚刺激試驗


結果:無刺激性

• 說明:這顯示甲殼素對皮膚不會引起紅腫、發炎或其他刺激反應,具良好安全性,適用於各類與皮膚接觸的產品。

眼睛刺激試驗


結果:無刺激性

• 說明:這表明甲殼素不會對眼睛造成刺激,具有良好的安全性,適合於可能接觸眼睛的應用,如眼藥水等護理產品。


 甲殼素:從自然走向醫療的橋樑 
甲殼素止血帶和敷料在急救和創傷處理中表現出色,成為當前醫療和外科應用中的理想選擇。這些產品不僅具備快速止血的功能,能有效促進血小板聚集和凝血過程,還展現出優異的生物相容性,與人體組織友好互動,降低排斥反應的風險。
此外,甲殼素的天然抗菌特性有助於減少傷口感染,促進傷口癒合,提供良好的生長環境,利於細胞再生和組織修復。更重要的是,甲殼素材料具有良好的環保性,屬於可生物降解的材料,使用後不會在人體內殘留,對環境友好。隨著醫療行業對安全和可持續材料需求的增加,甲殼素的應用越來越受到重視,未來有望在更多領域中發揮更大作用。

 

 

1. 快速止血:甲殼素材料通過與血液中的红细胞和血小板结合,可迅速促進血小板聚集和凝血因子的活化,從而加速凝血過程,便能在幾分鐘内有效止住大出血。

2. 抗菌抗炎性能:天然的抗菌特性,可以減少傷口感染,有效預防细菌感染。

3.生物降解性:可生物降解的材料,不會在人體内殘留,有利於加快創傷合。

4.生物相容性:在人内具有極好的生物相容性,不會引起嚴重的排斥反應。

5.傷口合促進:甲殼素能夠促進傷口癒合,提供良好的生長環境,利於細胞再生和組織修復。