止血愈合的案例
《AFM》上海交通大學董常明：可調(diào)粘附/微孔/仿生/糖多肽水凝膠，快速止血和高效傷口愈合
【摘要】
盡管第一代組織粘合劑和止血劑已在臨床上得到應用，但水凝膠的微觀結(jié)構(gòu)和止血與傷口愈合之間的相關(guān)性尚不清楚
，并且難以設(shè)計高性能水凝膠以滿足全球在傷口閉合、止血和愈合方面日益增長的需求。
受細胞外基質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和貽貝模擬化學的啟發(fā)，
上海交通大學
Jiayu Lu
/
董常明
教授
團隊和
制備了兩種配位和共價糖多肽水凝膠，它們具有可調(diào)節(jié)的組織粘附強度（14.6-83.9 kPa）和微孔結(jié)構(gòu)（8-18
μ
m），并且溶血率< 1.5%。
值得注意的是，
微孔大小主要控制止血，與纖維蛋白膠等相比，孔徑為 16-18
μ
m 的水凝膠的止血速度最快，約 14 秒，失血量最低，約 6%。
此外，生物相容性和止血都會影響傷口愈合性能，如溶血、細胞毒性、皮下植入以及止血和愈合試驗所評估的那樣。重要的是，糖多肽水凝膠處理的大鼠皮膚缺損模型在第
14天實現(xiàn)了傷口完全閉合并再生了厚厚的真皮和帶有一些毛囊的表皮。因此，這項工作不僅建立了一種構(gòu)建具有可調(diào)粘附性和微孔結(jié)構(gòu)的糖多肽水凝膠的通用方法、快速止血和卓越的愈合功能，但也揭示了設(shè)計高性能止血和愈合水凝膠的有用原理。
相關(guān)論文以題為
Biomimetic Glycopolypeptide Hydrogels with Tunable Adhesion and Microporous Structure for Fast Hemostasis and Highly Efficient Wound Healing
發(fā)表在《
Advan
ced Functional Materials
》上。
展開 Chem.》邀請綜述：用于傷口愈合應用的止血材料
此外，作者還討論了止血材料的設(shè)計及其在傷口愈合中的應用所面臨的挑戰(zhàn)，以激發(fā)這一領(lǐng)域更深入的研究。
圖1 用于傷口愈合應用的止血材料的活性成分和材料形式
傷口愈合涉及四個重疊（但定義明確）的階段：止血、炎癥、增殖和重塑。作為修復第一階段的止血，其發(fā)生機制有兩個主要階段（圖2）。止血的初級階段主要涉及血小板的粘附、激活和聚集。在止血的第二階段，由外在和內(nèi)在凝血途徑產(chǎn)生凝血塊。修復的后續(xù)幾個階段還涉及傷口清潔、膠原、肉芽組織、血管、表皮等的形成。越來越多的證據(jù)表明，生理性止血與傷口愈合密切相關(guān)，這進一步推動了對傷口愈合止血材料設(shè)計的研究興趣。
圖2 生理性止血過程中的初級止血和二級止血
當開發(fā)止血材料時，需要考慮的兩個主要因素是活性化學成分和材料形式。活性成分分為四類：天然聚合物、合成聚合物、硅基材料和含金屬材料（圖1）。止血材料中使用的各種活性成分具有不同的止血功能。例如，最廣泛使用的止血成分殼聚糖通過聚集紅細胞、刺激血小板、激活止血相關(guān)途徑和促進血凝塊形成促進止血。硅基材料，如高嶺土或沸石，具有可吸收血液和促進凝固的介孔結(jié)構(gòu)。
止血材料有多種形式，從簡單到復雜，從二維到三維，從親水到疏水，從宏觀到納米，并且其形式也會影響功能和應用，最廣泛使用的止血材料形式包括海綿、水凝膠、納米纖維和顆粒或粉末等。海綿是用于控制出血的最傳統(tǒng)的材料形式，其具有很高的吸血能力以及富集紅細胞和血小板的能力，同時它們可以濃縮凝血因子，從而促進凝血（圖 3）。水凝膠不僅有助于控制出血，還有助于保持傷口部位濕潤，有利于傷口愈合。用于控制出血的水凝膠的一個共同特征是黏附性，這使水凝膠能夠密封傷口并加速止血。
展開 《綠色化學·綜述》生物分子合成仿生納米復合水凝膠用于止血和傷口愈合
除了學術(shù)和學術(shù)前景外，納米復合水凝膠的研究，尤其是止血和傷口愈合方面的研究，有望帶來巨大的經(jīng)濟利益。
6.1用于止血的納米復合水凝膠
受傷部位的失血會導致組織發(fā)病和與事故有關(guān)的死亡。因此，為了減少戰(zhàn)場和平民事故中的死亡率和醫(yī)療費用，在傷口處止血是最重要的問題。止血是在受傷情況下血液凝結(jié)的生理過程，當組織損傷暴露組織因子從而引發(fā)凝血因子以產(chǎn)生凝血酶和纖維蛋白時，血液凝結(jié)就開始了。
Gaharwar等人報道了用于止血應用的可注射明膠-LAPONITE?納米復合水凝膠的配方。將LAPONITE?納米顆粒混入明膠中改善了水凝膠的生理穩(wěn)定性，可注射性和止血性能。明膠-LAPONITE?水凝膠的止血能力通過體外血液凝固試驗評估。結(jié)果表明，通過增加明膠水凝膠中二氧化硅納米板的濃度可以減少凝血時間。與所有其他配方相比，由2.25wt％明膠和6.75wt％LAPONITE?（9NC75）配制的納米復合水凝膠具有卓越的止血性能（圖10A）。據(jù)推測，納米復合水凝膠的表面電荷在增強明膠-LAPONITE?水凝膠的止血活性中起著至關(guān)重要的作用。硅酸鹽納米板的帶電表面與血漿蛋白和血細胞相互作用，從而增加了納米復合水凝膠周圍血液成分的濃度。這導致了凝血因子的激活，從而加速了凝血。
圖10（A）含有合成硅酸鹽盤和明膠的納米復合可注射水凝膠的止血活性。（B）水凝膠敷料在缺血性兔耳中的傷口愈合。
參考文獻：doi.org/10.1039/D0GC03010D
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展開 Science子刊：涂點粉，加點水，2秒就讓傷口愈合、止血？
實驗結(jié)果表明，PEI/PAA粉劑能有效封閉體外損傷的豬胃和腸組織，促進大鼠胃穿孔愈合。PEI/PAA膠粘劑粉末，具有成本低、適應不規(guī)則形狀靶點的能力強、易于通過輔助設(shè)備傳遞、粘附性強、細胞相容性好等優(yōu)點，是一種很有前途的生物膠粘劑，可廣泛應用于醫(yī)療領(lǐng)域。
圖1 PEI/PAA水凝膠的制備及性能研究。
圖2 PEI/PAA粉末的濕附著力。
圖3 PEI/PAA粉末在各種濕基板/組織上的附著力。
圖4 PEI/PAA粉末的纏繞密封和裝置錨固性能。
圖5 PEI/PAA粉增強胃穿孔的封閉和愈合。
綜上所述，研究者制備了自膠黏的PEI/PAA粉末。由于聚合物之間的強物理相互作用和自由聚合物擴散，PEI/PAA粉末可以直接吸水而不需要額外的交聯(lián)劑形成物理交聯(lián)水凝膠。表面沉積的PEI/PAA粉末，可以吸收界面水，與各種濕基材形成緊密的接觸。此外，物理交聯(lián)聚合物，可以擴散到濕基板的聚合物網(wǎng)絡(luò)中，進一步促進濕粘附。因此，將PEI/PAA粉涂抹在各種組織上，如雞皮、豬心臟、豬胃、腸黏膜等，在較長時間內(nèi)，這些濕組織粘附較強。此外，該膠粘劑PEI/PAA粉能有效封閉和促進體內(nèi)損傷組織愈合，便于醫(yī)療器械的附著。
由于PEI/PAA粉末粘連性強且易于制備，因此這些粉末在傷口愈合、止血劑、可穿戴設(shè)備和藥物傳遞等方面，具有理想的應用前景。
（文：水生）
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展開 
港中文邊黎明《Science Adv.》2秒自成膠PEI/PAA強濕粘附以促進胃腸道穿孔的愈合
圖
5 PEI/PAA 粉末對胃穿孔的密封和愈合增強。
【總結(jié)】
邊黎明教授團隊制備了自凝膠和粘性
PEI/PAA 粉末。由于聚合物和游離聚合物擴散之間的強物理相互作用，PEI/PAA粉末可以通過吸水直接形成物理交聯(lián)的水凝膠，而無需額外的交聯(lián)劑。表面沉積的 PEI/PAA 粉末可以吸收界面水，與各種濕基材形成緊密接觸。此外，物理交聯(lián)的聚合物可以擴散到濕基材的聚合物網(wǎng)絡(luò)中以進一步促進濕粘合。因此，將 PEI/PAA 粉末涂抹在雞皮膚、豬心臟、豬胃腸粘膜等各種組織上，會在很長一段時間內(nèi)對這些濕組織產(chǎn)生強烈的粘附力。此外，
這種粘性PEI/PAA粉末可以有效地密封和促進體內(nèi)受損組織的愈合，
并促進醫(yī)療器械的附著。由于
PEI/PAA 粉末附著力強且易于制備，
團隊
相信這些粉末是多種應用的理想候選者，例如傷口愈合、止血劑、可穿戴設(shè)備和藥物輸送
。
參考文獻
：
Science Advances 02 Jun 2021:
Vol. 7, no. 23, eabe8739
DOI: 10.1126/sciadv.abe8739
版權(quán)聲明
：「
高分子材料科學
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展開 華中科技大學趙彥兵/聶蘭蘭/武漢大學張玉峰CEJ：通過等離子體技術(shù)制備鄰苯二酚改性殼聚糖生物粘合劑
CS-GA的體外抗菌作用評價
通過SD大鼠全層皮膚缺損模型比較了CS-GA水凝膠和商業(yè)化明膠海綿的促進傷口愈合能力。結(jié)果表明，與臨床使用的傷口敷料明膠海綿相比，生物粘合劑CS-GA水凝膠由于具有快速粘附、無需外部壓力輔助傷口和抗菌等性能，更易于傷口修復。
圖5. 體內(nèi)傷口愈合評估
通過SD大鼠肝穿刺出血模型來進一步評估CS-GA的止血效果，結(jié)果表明CS-GA海綿在無需外力輔助按壓的情況下能夠在損傷部位快速粘附密封止血，在止血密封領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展空間。
圖6. CS-GA止血性能評價
綜上所述，本研究開發(fā)了一種將GA接枝到CS上的新的綠色方法，以制備生物安全的多功能CS水凝膠。這是首次報道放電等離子體技術(shù)用于實現(xiàn)多糖-大分子酚酸的接枝。輝光放電等離子體是一種罕見、綠色、高效的方法，不需要催化劑和引發(fā)劑，工藝設(shè)備簡單，操作方便。用該方法制備的水凝膠具有良好的抗氧化性能、較高的生物相容性和血液相容性。此外，該水凝膠可以在濕潤的組織中實現(xiàn)強大的粘連，提供抗菌和止血性能，并促進傷口愈合，為多功能生物醫(yī)用粘合劑的開發(fā)提供了更多的可能性。
以上研究成果近期以“Bio-Adhesive Catechol-modified Chitosan Wound Healing Hydrogel Dressings through Glow Discharge Plasma Technique”為題，發(fā)表在《Chemical Engineering Journal》上。
展開 《Polym. Chem. 綜述》魯東大學初曉曉/徐文龍/孫昌梅：生物粘附水凝膠的性能和應用
(C)含單寧水凝膠作用于傷口閉合和愈合的示意圖。
圖
6 (A)水凝膠可以顯著減少傷口失血。
(B)水凝膠可以在傷口愈合的各個階段發(fā)揮積極作用。(C)水凝膠可以抑制大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的增殖。(D)當水凝膠應用于肘部時，實驗者可以在沒有任何阻力的情況下自由彎曲肘部。
圖
7
（A）NoBS示意圖。(B) PDA-CS-PAM 示意圖。(C) 將含羧基自粘水凝膠的一側(cè)浸入聚陽離子溶液中并與梯度聚電解質(zhì)絡(luò)合形成的Janus水凝膠示意圖。
圖
8
（A）光觸發(fā)電荷變化結(jié)合靜電吸附，最終通過蛋白質(zhì)引導實現(xiàn)受控的細胞粘附。(B)復合材料和納米工程生物材料在自然和無因子環(huán)境中誘導干細胞骨再生的能力示意圖。(C)用茅膏菜衍生和茅膏菜啟發(fā)的粘性水凝膠治療的傷口比未治療組具有更高的康復率。
圖
9 提高可穿戴水凝膠傳感器性能的方法。
總結(jié)
生物粘附無疑在生物醫(yī)學領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。近
年來，水凝膠因其優(yōu)異的粘附性、生物相容性、降解性和抗菌性等特性，在生物粘附方面得到了迅速發(fā)展
。水凝膠可調(diào)節(jié)的粘附強度使其可以根據(jù)需要作用于身體的多個部位，而水凝膠的生物相容性可以防止其對身體產(chǎn)生不良影響，有望推動水凝膠在生物醫(yī)學領(lǐng)域的進一步發(fā)展。
可降解水凝膠可根據(jù)需要從傷口中去除，降解過程簡單，為傷口后處理提供了新思路
。水凝膠的抗菌特性可以保護傷口免受細菌感染，為解決細菌耐藥問題提供了良好的渠道。因此，生物粘附水凝膠在生物醫(yī)學領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。當水凝膠用作傷口敷料時，其適當?shù)臋C械強度可以應用于身體的可拉伸部位，并可以加速傷口止血，促進傷口愈合。
展開 