重要脏器保护与生物材料课题组侯世科、吕琪、史杰团队最新研发出一款“溶胶-喷雾”原位成胶止血系统
【导读】
我院侯世科教授、吕琪副教授、史杰讲师团队开发出一款用于不可压迫出血兼具抗菌、防粘连效果的“溶胶-喷雾”原位成胶止血系统AGBS。该研究成果以“An Antibacterial and Antiadhesion In Situ Forming Hydrogel with Sol−Spray System for Noncompressible Hemostasis”为题发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》（中科院1区），博士生王秀丹、杨欣燃和张昕为并列一作，侯世科、吕琪和史杰为共同通讯作者。研究成果同时获批国家发明专利授权1项（专利号ZL202210112243.9）。
该系统由具有组织粘附性能的可止血溶胶部分AG，以及可抗菌喷雾部分BS构成，在两者接触后转变为光滑的膜状结构，形成了具有防粘连功能的物理屏障。可注射的溶胶部分可适应多种伤口类型，完整覆盖不规则伤口，快速实现不可压迫出血的止血。材料可在体内实现无毒降解，使用后无需特殊处理，避免患者二次手术痛苦。AGBS可同时解决多种临床问题，为患者提供更好的救治方案。
【研究背景】
不可压迫出血的止血一直是创伤急救领域的难题，由于受伤部位难以触及或不可承受外力压迫使传统止血材料难以发挥理想的止血效果。粘附型止血材料能够通过和组织形成共价键或者非共价相互作用粘附于组织表面，从而密封伤口，在不可压迫出血的止血中具有较高的应用情景，然而，此类材料有可能会继发组织粘连，导致患者面临疼痛、肠梗阻、影响生育甚至是死亡等风险。因此，在开发此类止血材料应同时考虑其防粘连性能。伤口愈合过程中的感染问题同样值得关注，有效避免伤口感染不仅可以减少患者痛苦还可促进伤口的愈合速度。尤其是在应急救援等特殊情境下，多功能一体化材料具备更多的优势。
【研究方法】
采用明胶、海藻酸钠构建具备三维网络接结构、易于负载水溶性成分的A溶胶部分，使用单宁酸、氯化钙构建具有抗菌性能的B喷雾部分，并确保两者接触后可快速形成光滑的膜状结构提供防粘连效果。为进一步增加材料止血性能，在溶胶部分负载氨甲环酸。对制备完成的水凝胶进行电镜、流变、红外、机械性能的方面检测，并在体外对其细胞安全性、血液安全性、抗菌性能进行验证。最后，使用大鼠盲肠破损模型、大鼠肝损伤模型和股动脉损伤模型以及背皮埋置等体内实验对材料的生物相容性、防黏连性、生物降解性和止血效果进行了综合评价。
【结论】
在防粘连性能方面，相较于流动性较高的防粘连水凝胶，AGBS能够稳定的存在于伤口表面，提高防粘连成功率，这一优势不仅能够减少材料用量减轻患者经济负担。在大鼠盲肠损伤实验中，AGBS具有显著的防粘连功能，同时，伤口完全恢复后，仍有材料覆盖于表面进行保护（图1）。
图1 盲肠磨损实验评价AGBS防粘连性能
此外，该系统还可作为一种基础材料平台，通过负载不同的生物活性成分扩展材料功能。为进一步提升材料的止血性能，作者通过增加氨甲环酸（TXA）使材料具备更强的止血性能，无论是大鼠肝脏损伤模型还是股动脉损伤模型，AGBS-TXA均能有效减少伤口出血，相较于壳聚糖类上市产品效果毫不逊色。在止血后也不会造成严重的组织炎症、血栓栓塞或肝功能损伤，同时显著减少损伤肝组织与周围组织的粘附（图2）。
图2 AGBS，AGBS-TXA用于肝脏损伤止血
良好的生物安全性和抗菌性能对于止血材料而言必不可少。AGBS所用原料均通过FDA认证，生物安全性能可得到保证。不会影响细胞的正常增殖也不会造成溶血风险。单宁酸作为一种常用的抗菌物质，针对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均有高于95%的抗菌效果。
AGBS合成简便，生物安全性高，多种功能一体化，具备极大的转化潜力。除了上述通过负载氨甲环酸提高止血性能，AGBS作为一种基础材料平台还可与更多生物活性成分组合，进一步拓展应用领域。
【原文链接】
https://doi.org/10.1021/acsami.2c19662
（图文来源：王秀丹）
