止血材料
關注創建者：匿名 創建時間：2021-09-30
止血材料的實例教程
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，由外在和內在凝血途徑產生凝血塊。修復的后續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。越來越多的證據表明，生理性止血與傷口愈合密切相關，這進一步推動了對傷口愈合止血材料設計的研究興趣。
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構。
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。納米纖維基質主要通過其捕獲血細胞、血小板和其他凝血因子的能力以及其結構與天然纖維蛋白纖維的相似性來控制出血。
展開 雖然目前常用的止血劑在肢體表面創傷止血方面表現出優秀的性能，但它們通常對深度創傷出血的止血效果較差。因為這些創傷多呈現不規則形狀且難以通過按壓止血。
近日，在郭保林研究員和馬曉龍教授的指導下，西安交通大學前沿院博士生趙鑫使用殼聚糖衍生物和碳納米管材料制備成具有可注射的形狀記憶納米復合多孔晶膠止血材料。殼聚糖衍生物作為晶膠的主要骨架，可以提供很好的止血性能、促進傷口愈合以及血液觸發形狀記憶恢復功能。碳納米管材料作為納米填料，可以提高晶膠的力學性能、賦予晶膠良好的導電性以及出色的近紅外觸發響應性（例如止痛藥物緩釋、光熱殺菌等），同時碳納米材料也可進一步提高復合晶膠的促凝血性能。該復合晶膠的血細胞和血小板吸附與激活能力使其在小鼠尾部截肢模型和肝臟損傷模型中表現出出色的止血性能。此外，由于該復合晶膠的快速血液吸收性、血液濃縮性能以及快速的血液觸發形狀恢復作為具有足夠機械性能的物理填充屏障，使其在兔子肝臟體積缺損、不可壓縮性出血致死模型中表現出優異的止血效果。該形狀記憶復合晶膠止血敷料的原料來源廣、便宜，制備簡便，具有巨大的應用潛力。
該工作以“Injectable antibacterial conductive nanocomposite cryogels with rapid shape recovery for noncompressible hemorrhage and wound healing”為題，發表在國際權威期刊Nature Communications上。西安交大前沿院為該論文第一作者及通訊作者單位。這也是郭保林課題組在創傷止血與修復研究領域繼Biomaterials,2017,122:34-47之后的又一重要突破。
該工作得到了國家自然科學基金面上項目、材料力學行為國家重點實驗室和中央高校基本科研專項資金基金的支持。
展開 使用醫用紗布包扎傷口是我們最常見、最常規的止血方法，其機理在于紗布吸收了血液中的水分，使血細胞、凝血因子等濃縮，從而促進血液凝固。然而，傳統醫用紗布對血液過量吸收的問題被長期忽視，往往致使傷口出血過量，嚴重時患者依然會因失血過多而導致死亡。記者從中科院獲悉，我國科學家經過大量試驗，研制出一種不吸血的止血紗布。
傳統醫用紗布是在包扎傷口時利用壓力去壓迫傷口血管，使傷口的血液流出速度減慢，但傳統紗布會大量吸收血液。中科院化學所高分子物理與化學實驗室趙寧、徐堅研究員課題組與南方醫科大學邵龍泉教授合作，從材料（紗布）親水和疏水的角度設計出一種全新概念的止血材料，解決了傳統紗布在使用過程中吸血過多的問題。他們利用納米技術在傳統紗布的纖維表面上把醫用長鏈烷烴構筑成微納米結構層，將常規紗布由親血轉變成疏血特性，即在處理后的紗布表面上血液不能夠浸潤；之后他們進一步將疏血紗布與常規紗布雙層疊加在一起，利用下層的常規紗布來促進血液凝固，利用上層的疏血紗布產生負壓阻止血液浸濕和滲透，從而達到有效止血和降低失血量的目的。大量的動物實驗結果表明，與傳統醫用紗布相比，新型止血紗布可顯著降低失血量60%左右。此外，使用新型止血紗布在頸動脈出血情況下可使得實驗白鼠存活時間延長約40%。這種紗布有望為患者爭取更多搶救時間。
據了解，該研究成果為高效止血材料的設計提供了一種全新思路，其止血紗布已申請國家發明專利。相關論文于近期在國際學術期刊《先進醫療材料》上在線發表。
來源：新材料技術前沿
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新材料技術前沿
展開 該工作同時克服了困擾可注射水凝膠技術已久的低孔隙率和低機械韌性這兩大難點，且方法可推廣到多種材料體系。該技術有望用于修復活動的軟組織損傷，且對組織工程、生物制造、器官芯片、藥物遞送、疾病模型等生物應用提供新思路。
該研究進展以Injectable, Pore-Forming, Perfusable Double-Network Hydrogels Resilient to Extreme Biomechanical Stimulations為題發表在Advanced Science。該工作的共同第一作者是麥吉爾大學機械系博士生Sareh Taheri和鮑光宇，共同通訊作者是麥吉爾大學博士生鮑光宇、加拿大研究講席教授李劍宇、以及Luc Mongeau教授。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/advs.202102627
李劍宇教授團隊致力于新型生物材料設計開發和機理研究，目前的研究方向包括軟物質力學、生物粘合劑、再生醫學、止血材料、手術器械和智能設備開發。
相關前期工作包括：
首次實現生物打印細胞大小孔徑且粘彈性可正交調節的水凝膠細胞支架：Guangyu Bao, et al. Triggered micropore-forming bioprinting of porous viscoelastic hydrogels, Materials Horizons, 2020
具備優異的化學穩定性、離子相容性、廣譜粘接性的多功能高韌性水凝膠離子器件：Guangyu Bao, et al.
展開 不同用途的醫用高分子材料需要根據使用環境以及對材料的物理、化學及生物學性能要求選用合適的材料。
常用種類
1.甲殼素
甲殼素廣泛存在于低等植物菌類、蝦、蟹、昆蟲等甲殼動物的外殼、高等動物的細胞壁等，是地球上僅次于纖維素的第二大可再生資源，是一種線型的高分子多糖，也是唯一的含氮堿性多糖。甲殼素具有優異的生物相容性、生物活性以及生物可降解性。具有消炎、止血、鎮痛和促進機體組織生長等功能，可促進傷口愈合。此外甲殼素及其衍生物還具有醫療保健功能，如免疫調節、降低膽固醇、抗菌、促進乳酸菌生長等。在藥物載體、人造皮膚、外科手術縫合線等領域具有廣泛的研究及應用。
2.膠原蛋白
膠原是動物體內含量最多、分布最廣的蛋白質，占哺乳動物體內蛋白質總量的25%-30%，它是細胞外基質四大組分之一，廣泛分布于結締組織、皮膚骨骼、內臟細胞間質及肌腔、韌帶、鞏膜等部位。由于膠原是大分子蛋白質，其具有良好的理化性質和優良的生物學性能，被廣泛用于外科手術縫合線、止血材料、創傷敷料、人工皮膚、藥物控釋放載體、組織工程等領域。
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論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/advs.202102627
李劍宇教授團隊致力于新型生物材料設計開發和機理研究，目前的研究方向包括軟物質力學、生物粘合劑、再生醫學、止血材料、手術器械和智能設備開發。
因此，迅速控制出血意義重大，并且這進一步促進了止血材料的開發。盡管止血材料的最初目標是止血，但進一步開發的止血材料被證實既能促進更有效的止血，又能展現出包括抗菌性能、生物降解性能，促進血管生成能力和促進組織再生能力等在內的有吸引力的促傷口愈合特性，極大的擴展了止血材料的應用。
由于膠原是大分子蛋白質，其具有良好的理化性質和優良的生物學性能，被廣泛用于外科手術縫合線、止血材料、創傷敷料、人工皮膚、藥物控釋放載體、組織工程等領域。
3.硅橡膠
硅橡膠是一種以Si-O-Si為主鏈的直鏈狀高分子量的聚有機硅氧烷為基礎，添加某些特定組分，按照一定的工藝要求加工后，制成具有一定強度和伸長率的橡膠態彈性體。
近日，在郭保林研究員和馬曉龍教授的指導下，西安交通大學前沿院博士生趙鑫使用殼聚糖衍生物和碳納米管材料制備成具有可注射的形狀記憶納米復合多孔晶膠止血材料。殼聚糖衍生物作為晶膠的主要骨架，可以提供很好的止血性能、促進傷口愈合以及血液觸發形狀記憶恢復功能。
中科院化學所高分子物理與化學實驗室趙寧、徐堅研究員課題組與南方醫科大學邵龍泉教授合作，從材料（紗布）親水和疏水的角度設計出一種全新概念的止血材料，解決了傳統紗布在使用過程中吸血過多的問題。
