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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。這類出血情況難以通過傳統(tǒng)的止血方法如止血帶或手動壓迫來控制，因為它們無法對內(nèi)臟器官等非壓縮性區(qū)域的出血點施加有效的壓力。這導致在這些情況下止血非常困難，死亡率較高。

因此，中山大學魏富鑫以及華南理工趙鵬超、邊黎明研究團隊提出了開發(fā)一種新型的超多孔止血海綿，通過溫度輔助的二次網(wǎng)絡(luò)壓實（TA-2ndNC）來增強其滲透性和機械性能，實現(xiàn)快速止血，文章主要通過SD大鼠肝臟穿孔創(chuàng)傷模型、巴馬豬肝臟脾臟穿透性創(chuàng)傷模型驗證止血效果。在實現(xiàn)快速止血的同時，還能促進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。

通過二次網(wǎng)絡(luò)壓實策略（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，能夠抵抗常見的致傷口感染的細菌，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險，促進愈合過程。    

（2）生物相容性：A-spCS在體外細胞實驗中表現(xiàn)出了良好的生物相容性，對細胞無毒性，能夠支持細胞的粘附和生長。

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

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

（5）機械強度和耐久性：A-spCS在經(jīng)過多次循環(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)異的機械強度和耐久性。

1.主要內(nèi)容：

通過TA-2ndNC策略，首先將相分離的殼聚糖溶液冷卻至最佳預凍干溫度（Tpfd）0°C，然后進行冷凍干燥，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，這可以歸因于溫度輔助的二次網(wǎng)絡(luò)壓實誘導的高度互聯(lián)的超多孔網(wǎng)絡(luò)。通過分析了隨時間變化的水和血液吸收動態(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，因為缺乏形狀恢復能力。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對于實現(xiàn)快速液體吸收和進一步有效止血是不可或缺的。    

止血海綿在形狀恢復后的機械強度和抗疲勞能力是提供穩(wěn)定且強大的物理止血屏障以對周圍組織施加壓力的其他重要因素。spCS和A-spCS海綿經(jīng)過100次應(yīng)力-應(yīng)變測試以評估其抗疲勞能力。海綿每個周期被壓縮到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，而物理交聯(lián)的重排增強了網(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性能評估

測試了多種止血材料的凝血效果、血細胞粘附能力，包括普通紗布、明膠海綿（Gelatin Sponge, GS）、兩種商業(yè)止血劑（CELOX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）。實驗數(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。在血細胞粘附能力測試中，A-spCS同樣展現(xiàn)出最高的紅細胞和血小板粘附率，這意味著它能夠有效地促進血液成分在傷口處的集中和激活，從而加速凝血過程。  

圖3 各種止血材料的凝血作用及血細胞黏附能力

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)粉末止血劑（CELOX）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。主要歸因于A-spCS的高度互聯(lián)的超多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、強大的機械性能以及烷基化作用，這些特性促進了快速的血液吸收，從而迅速恢復其形狀，對傷口表面施加足夠的壓力，并增強了促凝血效果，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)

本文報道了一種通過溫度輔助的二次網(wǎng)絡(luò)壓實策略制備的止血海綿，用于治療非壓縮性出血并隨后促進組織再生。所得到的A-spCS海綿具有高度互聯(lián)的超多孔結(jié)構(gòu)、強大的機械性能、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形狀，從而在非壓縮性SD大鼠和豬器官損傷模型中實現(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可以進一步促進細胞遷移、血管再生，并引導組織原位再生和整合，從而減少移除止血劑時二次出血的可能性?？傮w而言，A-spCS海綿快速止血和原位引導組織修復的能力使其具有作為解決非壓縮性傷口的緊急止血劑的臨床應(yīng)用潛力。   

文章來源：https://www.nature.com/articles/s41467-024-49578-2