研究“姨妈巾”，登上顶刊Matter！
生物降解“姨妈巾”：实现血液固化与抗菌保护！
月经是女性经历的一种自然生物过程，但由于文化污名和缺乏社会或基础设施的支持，常常对女性和女孩产生深远的负面影响。月经周期通常持续3到7天，从大约13.6岁开始到49.6岁结束，一生中大约有451个周期。在许多地区，特别是低收入和中等收入国家以及美国的低收入地区，月经产品的不可得性或难以负担会导致使用报纸、破布和树叶等替代品，从而增加阴道感染的风险。此外，现有的月经产品性能差，常常导致漏液和溢出，严重影响女性的日常生活和工作。现有的一次性月经产品还带来了严重的环境问题。女性一生中可能使用多达15,000个一次性月经产品，这些产品大多含有不可降解的合成材料。随着环境意识的提高，可重复使用的月经杯变得越来越受欢迎。然而，无论是何种类型的月经产品，使用期间的漏液和更换时的溢出仍然是主要挑战，给女性带来羞耻和困扰，导致她们退出日常活动。2024年7月10日，弗吉尼亚理工学院暨州立大学的Bryan B. Hsu等人在Matter期刊上发表了一篇名为：A naturally derived biomaterial formulation for improved menstrual care的论文。他们开发了一种基于高分子量海藻酸盐和甘油的生物材料配方，该配方能够快速吸收并凝胶化血液，从而显著减少月经期间的漏液和溢出，同时加入抗菌聚合物以抑制细菌生长，这种可生物降解的产品可以改善月经护理并提升女性的生活质量。摘要图：他们的工作研究了管理经血的另一种方法——不是吸收或保留经血，而是将其“固化”，以便更容易管理，减少泄漏或溢出。研究者通过测量80毫升液滴在酸洗过的玻璃试管中流动的时间来评估不同浓度的低分子量海藻酸盐的效果。实验发现，一些多糖在与水或血液混合时能够显著增加混合物的粘度，尤其是κ-卡拉胶、高分子量海藻酸盐、黄原胶和ι-卡拉胶。高分子量海藻酸盐与血液混合后形成凝胶，表现出一致的粘度和凝胶特性，且在静态混合物中均匀分布。研究还发现，钙在血浆中促进了海藻酸盐的凝胶化过程，表明钙离子在增加海藻酸盐与血液混合物的粘度方面起到了重要作用。图1：生物聚合物可以增加水和去纤维血液混合溶液的粘度研究者们制备了不同的海藻酸盐粉末，测试了它们的血液吸收能力。通过将粉末与血液混合，发现添加了甘油的海藻酸盐粉末能显著提高血液吸收能力，尤其是在海藻酸盐与甘油的比例为1:0.5时表现最佳。粉末粒径在0.2到0.5毫米之间的表现最为优越，可能是因为这种粒径的粉末能提供更大的表面积与血液接触，减少了粉末的聚集。实验还发现，海藻酸盐-甘油粉末能在长达60分钟的时间内快速稳定地吸收血液，而聚丙烯酸盐和仅含海藻酸盐的粉末在前20分钟吸收较慢，60分钟后出现相分离现象。图2：基于海藻酸盐的配方可以调节以促进最大血液吸收能力研究发现，与单独的海藻酸盐薄膜相比，海藻酸盐-甘油薄膜具有更强的亲水性。扫描电子显微镜（SEM）观察显示，海藻酸盐粉末具有致密的内部结构，而海藻酸盐-甘油粉末则更为多孔，具有较大的表面纹理。交联聚丙烯酸盐粉末则表现出光滑的晶体结构。通过流变学分析，研究表明与血液混合的海藻酸盐-甘油粉末在存储模量和损失模量方面的表现优于与钙氯化物溶液混合的情况，提示血液中的其他成分（如细胞）在凝胶化过程中也发挥了作用。此外，血液中的钙浓度与用于钙缓冲液的浓度相近，表明甘油的添加可能改善了海藻酸盐在血液中的溶解性，并使海藻酸盐-甘油粉末与血液的流变学特性与钙缓冲液的混合物相当。首先，通过模拟月经垫的应用，研究发现海藻酸盐-甘油粉末在吸收血液方面表现出高效的血液保留能力，与商业纤维素填料相当，而聚丙烯酸盐的表现较差。在血液的吸收和保持方面，海藻酸盐-甘油粉末表现出优于其他填料的性能，尤其在受压时也能有效保持血液。其次，研究还测试了海藻酸盐-甘油粉末在月经杯中的表现。将该粉末放入月经杯中测试，发现与没有填料的杯子相比，使用海藻酸盐-甘油粉末显著减少了液体的泄漏和溢出。总的来说，这些结果表明海藻酸盐-甘油粉末能够有效提高月经护理产品的性能，减少血液溢出和保持更多的血液。研究发现，海藻酸盐可以作为一些微生物的营养来源，因此在配方中加入抑菌成分是重要的。使用了具有抗菌活性的三甲基壳聚糖（TMC），它通过离子交联和聚合物缠绕作用在海藻酸盐中固定，减少了溶出。实验表明，与血液混合的海藻酸盐和TMC组合能显著抑制金黄色葡萄球菌的生长。与单独的海藻酸盐-甘油粉末相比，添加TMC的粉末在低浓度下稍微增加了流动时间，但整体保持了凝固血液的能力。TMC的添加可以赋予粉末抗菌特性，同时保持海藻酸盐的固化功能。总之，该论文介绍了基于天然多糖的生物降解性血液吸收材料的设计及其在月经产品中的应用。该材料通过使用高分子量海藻酸盐和甘油粉末来提高月经产品的性能，减少血液泄漏和溢出。研究还表明，海藻酸盐能在血液中迅速凝胶化，改善了月经产品的吸收能力。为了增强抑菌效果，研究中还加入了具有抗菌活性的TMC，有效抑制了致病菌的生长。未来的研究需要关注大规模生产和加工的调整、材料的功能稳定性和兼容性，以及成本效益分析。此外，法规审批和评估细胞毒性、过敏性等方面也需要进一步探索。这项研究不仅推动了月经护理材料的创新，也期望激发更多对女性健康的技术投资和科学关注。--检测服务--