沸石通過釋放熱量引起血小板/纖維蛋白原粘附和蛋白質(zhì)凝固達(dá)到止血目的，但是沸石基止血劑放熱引起周圍組織的熱損傷是亟待解決的問題。另外，止血過程中的抗感染、傷口愈合、實際操作簡易等重要問題尚未得到足夠的重視。
近日，電子科技大學(xué)附屬四川省人民醫(yī)院張坤教授團(tuán)隊合成了一種沸石基的復(fù)合止血噴霧劑，由摻銀(Ag)的β-沸石(βZ)和纖維蛋白原(F)/凝血酶(T)組成，能有效封閉術(shù)后血管破裂，改善細(xì)菌引起的炎癥，加速傷口愈合。該研究成果以“Composite Hemostat Spray Seals Post-Surgical Blood Burst and Ameliorates Bacteria-Arised InFlammation For Expediting Wound Healing”為題在線發(fā)表于ACS Materials Lett.(2023，DOI: 10.1021/acsmaterialslett.3c00212)。
【文章要點】
本論文合成了一種沸石基復(fù)合止血劑Ag-βZ-F/T，能快速封堵術(shù)后血管破裂、減輕熱損傷，同時具備抗菌活性、促進(jìn)傷口愈合。作用機制(1)在Ag-βZ放熱止血基礎(chǔ)上，纖維蛋白原(F)/凝血酶(T)轉(zhuǎn)換為纖維蛋白，纖維蛋白凝膠不僅通過與紅細(xì)胞的大接觸面積協(xié)同促進(jìn)凝血，還可以作為物理屏障覆蓋Ag-βZ，減少溶劑熱釋放，避免高溫對周圍組織的損傷。(2)Ag-βZ中Ag的原位引入產(chǎn)生活性氧(ROS),可以殺死細(xì)菌，減輕感染，并促進(jìn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)的增殖，從而加速傷口愈合。本論文采用的噴涂方法增強了使用適用性，具有易于操作的便利性。(圖1)
圖1 噴灑復(fù)合止血劑封堵術(shù)后出血、改善細(xì)菌性炎癥、促進(jìn)創(chuàng)面愈合的操作及作用機制。
止血作用及熱釋放
利用紅外熱像儀監(jiān)測不同沸石基材料的溫度變化曲線，發(fā)現(xiàn)Ag-βZ和βZ的溫升(約14-15℃)明顯高于相應(yīng)的F/T聯(lián)合止血劑(即Ag-βZ-F/T和βZ-F/T)的溫升(約2-4℃)。表明，F(xiàn)/T的引入有效地降低了沸石的放熱(圖2a,b)。凝血功能指標(biāo)、電解質(zhì)濃度水平、體外凝血指數(shù)等數(shù)據(jù)指標(biāo)間接驗證了復(fù)合沸石止血劑的體外凝血能力(圖2c-e)。目視凝血試驗更直接表明Ag-βZ-F/T具有最強的凝血能力（圖2f）。這歸因于F/T的引入將纖維蛋白原轉(zhuǎn)化為纖維蛋白，形成大接觸面積的物理屏障，進(jìn)一步結(jié)合血細(xì)胞，加速凝血。
圖2 體外熱釋放及止血試驗。
為了進(jìn)一步驗證復(fù)合止血噴霧的止血能力及組織熱損傷情況，我們建立了新西蘭兔股動靜脈致死性損傷模型。可以看到，各實驗組中Ag-βZ-F/T止血速度最快，出血量最少(圖3b,c)，止血后的創(chuàng)面視野干凈清晰(圖3a)，處理后切口最高溫度僅略高于對照組(40.1℃)，達(dá)到43.4℃(圖3d)，病理無明顯血管、神經(jīng)及肌肉損傷(圖3e)，熱休克蛋白(HSP70)的表達(dá)較對照明顯降低(圖3f)。與Ag-βZ-F/T相反，Ag-βZ雖同樣具有明顯的止血效果，但產(chǎn)熱嚴(yán)重，最高溫度達(dá)到54.5℃(圖3d)，存在神經(jīng)膜增厚，纖維變形(圖3e)，HSP70)的表達(dá)顯著上調(diào)。這些結(jié)果表明F/T的引入確實降低了沸石產(chǎn)生的溶劑熱水平，降低了溫度，避免了對周圍組織的熱損傷。
圖3 術(shù)后體內(nèi)止血試驗。
抗細(xì)菌感染及促進(jìn)修復(fù)
平板抑菌實驗顯示，在各組菌群中，僅Ag-β z - F /T處理組(右下)周圍存在明顯的抑菌環(huán)，PBS處理組(上)和βZ-F/T處理組(左下)均未發(fā)現(xiàn)明顯的抑菌環(huán)(圖4a)。這與Ag介導(dǎo)產(chǎn)生的活性氧(ROS)的殺菌作用直接相關(guān)。為了進(jìn)一步觀察止血劑的體內(nèi)抗菌能力，我們建立了新西蘭兔股動靜脈的金黃色葡萄球菌感染模型，組織切口分別用Ag-βZ-F/T及βZ-F/T處理，3天后觀察，發(fā)現(xiàn)βZ-F/T處理后的創(chuàng)面出現(xiàn)明顯的紅腫和膿腫，而Ag-βZ-F/T處理后的創(chuàng)面依然干燥，無紅腫和膿腫形成(圖4b)，病理切片未見明顯炎細(xì)胞浸潤(圖4c)，炎癥因子水平、炎性細(xì)胞數(shù)目也明顯降低(圖4d-f)，這些結(jié)果可以表明，含Ag止血劑的摻雜使Ag-βZ-F/T復(fù)合止血劑具有高度抗菌性。此外，我們通過追蹤新西蘭兔致死性股動靜脈分離模型的CD34免疫組化結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著時間的推移（3、7、14 d），經(jīng)Ag-βZ-F/T處理后的切口處CD34的表達(dá)顯著增高，遠(yuǎn)高于僅用紗布處理止血的切口。已知CD34是組織修復(fù)的生物標(biāo)志物，這充分表明Ag-βZ-F/T處理止血能加速組織修復(fù)。
圖4 體內(nèi)外抗菌試驗。
【小結(jié)】
本研究整合F/T、Ag與沸石，構(gòu)筑了一種高效止血、無熱損傷、抗菌抗炎、促進(jìn)修復(fù)的“一體化”復(fù)合沸石基止血劑(Ag-βZ-F/T)。本文的主要創(chuàng)新點是(1)將F/T引入沸石的止血過程，不僅增強了止血能力，而且解決了沸石基明顯放熱產(chǎn)生的組織熱損傷問題。(2)原位加載Ag產(chǎn)生ROS，實現(xiàn)抗菌抗感染，并促進(jìn)傷口愈合，豐富了復(fù)合止血劑的功能性。其使用成分均經(jīng)過臨床批準(zhǔn)，保證了生物安全性，且其噴灑方式操作簡單、應(yīng)用場景廣，具有較強的臨床轉(zhuǎn)化潛力。
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsmaterialslett.3c00212
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