非壓縮性出血在軍事和民用環(huán)境中的具有極大的挑戰(zhàn)性。這類(lèi)出血情況難以通過(guò)傳統(tǒng)的止血方法如止血帶或手動(dòng)壓迫來(lái)控制，因?yàn)樗鼈儫o(wú)法對(duì)內(nèi)臟器官等非壓縮性區(qū)域的出血點(diǎn)施加有效的壓力。這導(dǎo)致在這些情況下止血非常困難，死亡率較高。

因此，中山大學(xué)魏富鑫以及華南理工趙鵬超、邊黎明研究團(tuán)隊(duì)提出了開(kāi)發(fā)一種新型的超多孔止血海綿，通過(guò)溫度輔助的二次網(wǎng)絡(luò)壓實(shí)（TA-2ndNC）來(lái)增強(qiáng)其滲透性和機(jī)械性能，實(shí)現(xiàn)快速止血，文章主要通過(guò)SD大鼠肝臟穿孔創(chuàng)傷模型、巴馬豬肝臟脾臟穿透性創(chuàng)傷模型驗(yàn)證止血效果。在實(shí)現(xiàn)快速止血的同時(shí)，還能促進(jìn)傷口愈合和組織再生，從而提高非壓縮性出血治療的成功率。

通過(guò)二次網(wǎng)絡(luò)壓實(shí)策略（TA-2ndNC）制備的殼聚糖超多孔海綿優(yōu)異性能：

（1）抗微生物性能：A-spCS顯示出良好的抗菌效果，能夠抵抗常見(jiàn)的致傷口感染的細(xì)菌，如金黃色葡萄球菌（S. aureus）、大腸桿菌（E. coli）和綠膿桿菌（P. aeruginosa）。這種抗菌能力有助于減少傷口感染的風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)愈合過(guò)程。    

（2）生物相容性：A-spCS在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出了良好的生物相容性，對(duì)細(xì)胞無(wú)毒性，能夠支持細(xì)胞的粘附和生長(zhǎng)。

（3）原位組織再生和整合：A-spCS在體內(nèi)能夠作為支架，引導(dǎo)受損組織的再生，并與周?chē)M織良好整合，有助于恢復(fù)器官的結(jié)構(gòu)和功能。

（4）快速吸收和形狀恢復(fù)：A-spCS能夠迅速吸收血液，快速恢復(fù)其原始形狀，為傷口提供即時(shí)的物理屏障，有效阻止出血。

（5）機(jī)械強(qiáng)度和耐久性：A-spCS在經(jīng)過(guò)多次循環(huán)壓縮后仍能保持其結(jié)構(gòu)的完整性和功能，顯示出優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和耐久性。

1.主要內(nèi)容：

通過(guò)TA-2ndNC策略，首先將相分離的殼聚糖溶液冷卻至最佳預(yù)凍干溫度（Tpfd）0°C，然后進(jìn)行冷凍干燥，制備出具有高連通孔隙結(jié)構(gòu)的超多孔殼聚糖海綿。    

圖1 溫度輔助的二次網(wǎng)絡(luò)壓實(shí)制備大孔殼聚糖海綿(spCS)       

超多孔止血海綿（spCS/A-spCS）在吸水或血液后恢復(fù)了它們的圓形孔結(jié)構(gòu)，并且在吸收水分/血液后能夠?qū)崿F(xiàn)完全的形狀恢復(fù)，這可以歸因于溫度輔助的二次網(wǎng)絡(luò)壓實(shí)誘導(dǎo)的高度互聯(lián)的超多孔網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)分析了隨時(shí)間變化的水和血液吸收動(dòng)態(tài)曲線。與CS、pCS和epCS相比，spCS和A-spCS的最大水/血液吸收容量和吸收速率顯著更高。相反，CS和pCS由于其有限的孔隙率和孔徑，阻礙了水和高粘度血液的滲透。由于epCS的相互連接的孔結(jié)構(gòu)，壓縮后的epCS表現(xiàn)出比CS和pCS更高的液體吸收率。然而，epCS的液體吸收容量顯著低于pCS，這可以歸因于壓縮后網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的損傷和最終孔隙率的減少，因?yàn)槿狈π螤罨謴?fù)能力。證明高度互聯(lián)的多孔結(jié)構(gòu)和良好的抗疲勞形狀恢復(fù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)快速液體吸收和進(jìn)一步有效止血是不可或缺的。    

止血海綿在形狀恢復(fù)后的機(jī)械強(qiáng)度和抗疲勞能力是提供穩(wěn)定且強(qiáng)大的物理止血屏障以對(duì)周?chē)M織施加壓力的其他重要因素。spCS和A-spCS海綿經(jīng)過(guò)100次應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)試以評(píng)估其抗疲勞能力。海綿每個(gè)周期被壓縮到85%的應(yīng)變。結(jié)果表明，spCS和A-spCS仍然保留了超過(guò)95%的最大應(yīng)力，表明具有最佳網(wǎng)絡(luò)重組的海綿具有抗疲勞能力。通過(guò)與市售明膠海綿在85%壓縮和形狀固定狀態(tài)下吸收液體后spCS仍然可以承受123.72/32.76 kPa的壓縮壓力，顯著高于市售明膠海綿。spCS其中高度互聯(lián)的超多孔結(jié)構(gòu)有助于快速形狀恢復(fù)，而物理交聯(lián)的重排增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的抗疲勞能力。

圖2 超多孔殼聚糖海綿(spCS)的液體滲透性和力學(xué)性能評(píng)估

測(cè)試了多種止血材料的凝血效果、血細(xì)胞粘附能力，包括普通紗布、明膠海綿（Gelatin Sponge, GS）、兩種商業(yè)止血?jiǎng)–ELOX和CELOX-E）、未處理的殼聚糖海綿（CS）、多孔殼聚糖海綿（pCS）、超多孔殼聚糖海綿（spCS）以及烷基化超多孔殼聚糖海綿（A-spCS）。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，A-spCS顯示出最低的BCI值，表明其具有最佳的促凝血性能。在血細(xì)胞粘附能力測(cè)試中，A-spCS同樣展現(xiàn)出最高的紅細(xì)胞和血小板粘附率，這意味著它能夠有效地促進(jìn)血液成分在傷口處的集中和激活，從而加速凝血過(guò)程。  

圖3 各種止血材料的凝血作用及血細(xì)胞黏附能力

在巴馬豬的脾臟和肝臟上直徑為18毫米的穿透性創(chuàng)傷模型，未處理的傷口持續(xù)出血超過(guò)四分鐘，而A-spCS在肝臟止血中僅在30秒內(nèi)就有效地止住了出血。與使用商業(yè)粉末止血?jiǎng)–ELOX）治療的組相比，A-spCS在豬脾臟傷口中表現(xiàn)出更優(yōu)越的止血能力（13.43 ± 7.79g與44.435 ± 4.95g，P = 0.0301，95% CI = 3.388至52.93）。同樣，與CELOX粉末相比，A-spCS在控制豬肝臟傷口出血方面表現(xiàn)出顯著的效果。主要?dú)w因于A-spCS的高度互聯(lián)的超多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、強(qiáng)大的機(jī)械性能以及烷基化作用，這些特性促進(jìn)了快速的血液吸收，從而迅速恢復(fù)其形狀，對(duì)傷口表面施加足夠的壓力，并增強(qiáng)了促凝血效果，最終觸發(fā)了一系列止血反應(yīng)并形成血凝塊。 

圖4 烷基化超多孔殼聚糖海綿(A-spCS)在巴馬小型豬體內(nèi)的止血效果

2.全文總結(jié)

本文報(bào)道了一種通過(guò)溫度輔助的二次網(wǎng)絡(luò)壓實(shí)策略制備的止血海綿，用于治療非壓縮性出血并隨后促進(jìn)組織再生。所得到的A-spCS海綿具有高度互聯(lián)的超多孔結(jié)構(gòu)、強(qiáng)大的機(jī)械性能、促凝血特性、良好的生物相容性和抗菌性能，能夠快速吸收大量血液并完全恢復(fù)形狀，從而在非壓縮性SD大鼠和豬器官損傷模型中實(shí)現(xiàn)高效止血，其止血效果優(yōu)于商業(yè)紗布、明膠海綿、殼聚糖粉末和殼聚糖紗布。此外，體內(nèi)保留的A-spCS可以進(jìn)一步促進(jìn)細(xì)胞遷移、血管再生，并引導(dǎo)組織原位再生和整合，從而減少移除止血?jiǎng)r(shí)二次出血的可能性。總體而言，A-spCS海綿快速止血和原位引導(dǎo)組織修復(fù)的能力使其具有作為解決非壓縮性傷口的緊急止血?jiǎng)┑呐R床應(yīng)用潛力。   

文章來(lái)源：https://www.nature.com/articles/s41467-024-49578-2