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课题研究背景:过度失血是导致伤员在战场和平时意外事故中死亡的主要原因,而感染则是创伤的常见并发症,是导致伤员后期死亡的主要原因,因此有必要设计和探究研发一种快速止血、有效抗菌的安全止血材料。目前,战场上常用的快速止血产品主要分为高分子有机类和无机类,其中无机类止血材料的止血能力要明显的优于有机类止血材料,介孔硅纳米颗粒（MSN）作为无机类物质优化后的产物,它所具有的多孔结构、大比表面积、高容积率和结构成分可控等特性使其具有很好的止血能力和应用前景。钙离子作为参与反应的13个凝血因子之一,在凝血过程中起到了重要的作用,常常被应用于止血方面的研究。此外,镓离子不仅仅具有很好抗菌能力,还拥有良好的止血性能,在止血方面表现出很好的应用前景,值得对其进行相关的研究探索。由于单一成分的止血材料具有局限性,复合材料技术是提升材料性能的常用工艺,因此希望通过介孔硅负载钙离子和镓离子从而制备三元复合材料来提高介孔硅的止血性能并赋予其一定的抗菌能力,使其达到快速止血、有效抗菌的要求。课题研究目的:在制备出粒径和孔径可控的介孔硅颗粒的基础上,负载不同浓度的钙和镓以制备三元复合止血材料。通过体外凝血测试评价筛选出最佳混合浓度,之后通过抗菌实验,研究比较材料的抗菌性能,通过血液相容性实验,细胞毒性检测研究材料的生物相容性,通过动物实验进一步验证复合材料的止血性能,从而制备一种兼具快速止血性能和抗菌能力的安全快速止血材料。课题研究方法:（1）采用硬模板法人工合成孔径和粒径可控的介孔二氧化硅纳米颗粒,并筛选出最佳的介孔硅基材。（2）将介孔硅与0.5mo L/L、1mo L/L、1.5mo L/L的硝酸钙溶液分别进行混合,制备掺杂钙的介孔二氧化硅纳米颗粒（Ca-MSN）,并通过体外全血凝固时间测试（CBT）、活化部分凝血活酶时间（APTT）、凝血酶原时间（PT）和血栓弹性图分析（TEG）探究其止血性能,筛选出最佳混合浓度。利用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和傅立叶变换红外光谱（FTIR）等测试手段对材料的表面化学、形貌和多孔结构进行表征。（3）将介孔硅与0.5mo L/L、1mo L/L、1.5mo L/L的硝酸镓溶液进行混合,制备掺杂镓的介孔二氧化硅纳米颗粒（Ga-MSN）并通过CBT、APTT、PT和TEG探究其止血性能,筛选出最佳混合浓度。利用TEM、XRD和FTIR等测试手段对材料的表面化学、形貌和多孔结构进行表征。（4）尝试将介孔硅与1mo L/L的硝酸钙和0.5mo L/L的硝酸镓溶液;0.5mo L/L的硝酸钙和0.25mo L/L的硝酸镓溶液进行混合进行混合,制备掺杂钙/镓的介孔二氧化硅纳米颗粒（Ca/Ga-MSN）并通过CBT、APTT、PT和TEG,研究比较材料的止血性能。利用TEM、氮气吸附实验、XRD和FTIR等测试手段对材料的表面化学、形貌和多孔结构进行表征。通过抗菌实验,研究比较材料的抗菌性能。通过血液相容性实验,细胞毒性检测研究材料的生物相容性。综合止血性能,抗菌性能以及生物相容性,筛选出既具有良好的止血性能又兼具抗菌能力的材料,通过动物实验进一步验证复合材料的止血性能。实验结果:（1）选用通过有机模板法成功制备出的孔径12 nm和粒径50 nm可控的MSN作为基材;（2）通过体外凝血性能检测结果可以发现介孔硅与1mo L/L的硝酸钙溶液进行混合后制备的掺杂钙的介孔二氧化硅纳米颗粒（Ca MSN）具有最佳的凝血效果;（3）通过体外凝血性能检测结果可以发现介孔硅与0.5mo L/L的硝酸镓溶液进行混合后制备的掺杂钙的介孔二氧化硅纳米颗粒（Ga0.5MSN）具有最佳的凝血效果;（4）血液相容性实验结果显示钙离子和镓离子的分别引入不会造成影响,所有材料均具有良好的生物相容性;TEM、FTIR和XRD结果显示两种离子的引入对介孔硅的孔径和粒径不会造成显著影响;在引入了离子后,只有在1350cm-1处出现了一个NO3-(1350-1380 cm-1)的吸收峰,其他峰并没有明显的变化;离子对介孔材料的骨架结构和晶型没有影响,均以非晶态的形式存在于介孔硅材料的骨架中;（5）通过体外凝血性能检测结果可以表明介孔硅与1mo L/L的硝酸钙溶液和0.5mo L/L的硝酸镓溶液进行混合后制备的掺杂钙/镓的介孔二氧化硅纳米颗粒（Ga0.5Ca MSN）具有最佳的凝血效果;抗菌实验结果表明镓离子的引入能赋予材料止血性能,Ga0.5Ca MSN对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有很好的抗菌性能;血液相容性实验结果显示钙离子和镓离子的引入不会造成影响,所有材料均具有良好的生物相容性;细胞毒性检测显示介孔硅可以促进细胞增殖,引入两种离子后,促进细胞增殖的效果更加明显;综合止血性能,抗菌性能以及生物安全性,Ga0.5Ca MSN最适合作为止血剂;TEM、氮气吸附实验、FTIR和XRD结果显示两种离子的引入同样对介孔硅的孔径和粒径不会造成显著影响且对介孔材料的骨架结构和晶型没有影响;通过动物实验进一步论证了Ga0.5Ca MSN良好的止血性能。因此,本研究制备的Ga0.5Ca MSN是一种理想的战现场快速止血材料,满足快速止血、有效抗菌和安全无害的要求。实验结论:（1）制备的孔径12 nm和粒径50 nm的MSN结构稳定,产量较大,止血性能优秀。（2）引入钙离子可以增强介孔硅材料的凝血性能,并且能够促进细胞增值,而且不会对介孔硅的骨架造成影响,制备的二元复合材料Ca MSN具有最佳的止血能力和良好的生物活性。（3）少量引入镓离子可以增强介孔硅材料的凝血性能,但是过多离子的引入反而止血效果会下降,可能是由于过多的镓离子引入会影响介孔硅的孔容;并且镓离子的引入同样能够促进细胞增值且赋予材料抗菌性能;镓离子的引入不会对介孔硅的骨架造成影响;制备的二元复合材料Ga0.5MSN具有最佳的止血能力和良好的生物活性。（4）结合钙离子、镓离子和介孔硅三者各自的优势而探究制备的三元复合材料Ga0.5Ca MSN具有最好的止血性能,且对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有很强的抗菌能力。同时具有良好的生物相容性且对细胞增值具有促进作用。在动物实验中,Ga0.5Ca MSN表现出最佳的止血效果,止血时间最短且失血量最少。因此,研究制备的Ga0.5Ca MSN具有高效止血、有效抗菌以及安全无害的特点,是一种理想的战现场快速止血材料。