福建师范大学刘海清课题组《Nat. Commun.》:兼具生物组织粘附性和适度亲疏水性的安全快速止血纱布
伤口大出血是士兵和平民伤员死亡的主要原因。缩短止血时间和减少出血量，则是提高大出血伤员存活率的有效途径。为此，在止血机理的指导下，人们研发并临床使用了多种多样的先进止血材料及止血技术。即便如此，自纱布诞生之日起，它是，且一直都是不可替代的主要止血材料——这是源于它可用于各种类型的伤口，如大面积的创口、可按压和不可按压伤、穿刺伤等。纱布的良好亲水性与连通多孔结构，使它能快速吸收伤口处血液中的水分，浓缩红细胞和血小板，形成红细胞血栓，从而达到止血效果。传统纱布结构的各向同性及均匀性，使血液在纱布的各个维度自由快速地扩散、渗透的同时，也使伤口在形成血栓止血之前，会吸收大量宝贵的血液。这些血液的损失，会造成伤员器官功能受损、甚至休克和死亡。因此，减少纱布的吸血量，提高纱布的止血能力，是止血材料领域的研究者、生产者、医疗工作者和伤员们非常关心的问题。例如，为提高前线受伤士兵的存活率，Z-Medica公司为美国军方设计和制造了Quikclot Combat Gauze®快速止血纱布（作战纱布®）。该纱布为负载了高岭土颗粒的聚酯纤维/粘胶纤维的混纺纱布。纱布表面的高岭土能够激活凝血因子，因而提高了该纱布的止血速率。
为发挥标准纱布的优势，且克服它的缺点，刘海清课题组提出：控制血液在纱布内及在纱布/组织界面的运动速度和方式，实现高效止血。为此，通过简单工艺，课题组在止血纱布表面，嫁接了少量含长链烷基的儿茶酚化合物,得到了一种新型纱布。该纱布汇集了棉纱布的亲水性、长链烷基的疏水性和儿茶酚基团的组织粘附性。纱布的亲水性保留了纱布浓缩血细胞和血小板的能力，疏水性阻碍了血液在纱布内的运动，组织粘附性减缓了血液在纱布/伤口组织界面的渗出。三种物理效应的协同作用，使新型纱布具有非常优异的动物伤口止血能力。与作战纱布®和强生的速即纱®比较，新型纱布在大鼠肝切伤口的出血量，大约分别减少了75%和90%；与标准纱布比较，新型纱布在猪大腿及猪皮伤口的出血量，大约分别减少了80%和90%。细胞相容性及大鼠皮下植入实验表明：新型纱布的生物安全性与标准纱布相当，是一种安全的止血材料。新型纱布及其衍生止血产品如敷料和绷带保留了普通纱布的柔软性，所以，它们可以适形各种类型的伤口，便于战场、医院临床、事故急救、安保等多种场景的快速使用。
图1 纱布的化学结构示意图
图2 纱布的润湿性及水汽透过率
图3 纱布在大鼠股动脉伤口的止血效果
图4 纱布在大鼠肝切伤口的止血效果
图5 纱布在猪大腿及猪皮伤口的止血效果
图6 纱布的止血机制
图7 纱布的生物安全性
该研究成果以“Efficient, biosafe and tissue adhesive hemostatic cotton gauze with controlled balance of hydrophilicity and hydrophobicity”为题发表于《Nature Communications》。福建师范大学为论文的唯一单位，硕士生何华英和周维康为共同第一作者，刘海清教授、方燕副教授、陈巍教授为共同通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金、福建省社会发展科技引导项目、福建省工信'厅与教育厅科技创新重点项目等项目资助。”
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-022-28209-8
相关进展
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西安交大二附院闫瑾课题组与空军军医大学陶开山课题组Nano Lett.：仿生多级自组装多肽“止血创可贴”用于腹部肝脏创伤快速止血
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