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四川大學(xué)華西醫(yī)院干細(xì)胞與組織工程研究中心/骨研所/生物治療全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室解慧琪團(tuán)隊(duì)于2024年12月在Bioactive Materials發(fā)表文章“Smart design in biopolymer-based hemostatic sponges: From hemostasis to multiple functions”（點(diǎn)擊二維碼閱讀原文）。本文從材料組成和結(jié)構(gòu)調(diào)控的新視角入手，綜述了近年來生物聚合物基止血海綿的最新進(jìn)展，介紹了其從止血到多功能的智能化設(shè)計(jì)。此外，從材料研發(fā)、臨床應(yīng)用和轉(zhuǎn)化研究等多角度，對(duì)生物聚合物基止血海綿的現(xiàn)有挑戰(zhàn)和未來發(fā)展方向進(jìn)行了總結(jié)。

創(chuàng)傷引起的嚴(yán)重失血是導(dǎo)致創(chuàng)傷患者死亡的主要原因，成為威脅人民生命健康的重要因素。為了有效控制出血，眾多止血材料應(yīng)運(yùn)而生。隨著該領(lǐng)域的飛速發(fā)展，止血材料已由原先的輔助性、單一的止血功能，發(fā)展至智能化階段，更好地滿足臨床新趨勢(shì)與新需求，成為未來發(fā)展的重要方向。在止血材料的設(shè)計(jì)中，其組成成分和結(jié)構(gòu)直接影響著材料性能和功能。天然來源的生物聚合物因其良好的生物相容性、生物降解性和生物活性備受關(guān)注。此外，海綿由于其快速吸血和膨脹的特性，在臨床和日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用。因此，本文著眼于智能化設(shè)計(jì)與多功能性，綜述了生物聚合物基止血海綿領(lǐng)域的最新進(jìn)展。

該綜述強(qiáng)調(diào)了材料成分與結(jié)構(gòu)對(duì)其功能的關(guān)鍵性作用：①?gòu)牟牧铣煞值慕嵌瘸霭l(fā)，系統(tǒng)介紹了多糖類和多肽類材料在止血中的應(yīng)用，并特別關(guān)注了它們?cè)诳咕?、抗氧化和免疫調(diào)節(jié)等生物活性方面的潛力；②從材料結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，總結(jié)了不同制備工藝對(duì)材料止血、抗菌和組織修復(fù)等性能的影響；③進(jìn)一步地，全面總結(jié)了止血材料智能化設(shè)計(jì)的進(jìn)展，特別是在增強(qiáng)凝血功能、抗菌性能、預(yù)防腫瘤復(fù)發(fā)、促進(jìn)組織修復(fù)以及出血監(jiān)測(cè)等方面；④最后，強(qiáng)調(diào)了該領(lǐng)域發(fā)展中所面臨的挑戰(zhàn)，并提出了體內(nèi)安全性、新興材料、多應(yīng)用場(chǎng)景和轉(zhuǎn)化研究的未來方向。生物聚合物基多功能止血海綿的結(jié)構(gòu)、成分和功能化設(shè)計(jì)示意圖見圖1。

圖1　生物聚合物基多功能止血海綿的結(jié)構(gòu)、成分和功能化設(shè)計(jì)示意圖

材料成分是影響止血材料性能的關(guān)鍵因素之一，在止血材料的設(shè)計(jì)中至關(guān)重要。生物聚合物材料主要分為兩大類：多糖類（如纖維素、殼聚糖、葡聚糖、海藻酸鹽、透明質(zhì)酸和淀粉）和多肽類（如膠原/明膠、角蛋白和絲素蛋白）。每種材料在物理性質(zhì)、止血機(jī)制、生物活性等方面都具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。主要生物聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。

圖2　主要生物聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖

止血海綿常見的結(jié)構(gòu)可歸納為3類：多孔結(jié)構(gòu)、微通道結(jié)構(gòu)和3D納米纖維結(jié)構(gòu)。不同的制備方式賦予了材料不同的結(jié)構(gòu)，而這些結(jié)構(gòu)又影響了其理化特征、止血效果和生物活性等。生物聚合物基止血海綿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見表1。

表1　生物聚合物基止血海綿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

智能化止血材料正逐漸成為行業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)。本研究團(tuán)隊(duì)從止血性能增強(qiáng)、抗菌能力、防止腫瘤復(fù)發(fā)、促進(jìn)組織修復(fù)和出血監(jiān)測(cè)5個(gè)方面對(duì)其研究和應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)，并提煉出實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的具體設(shè)計(jì)策略和典型案例。這些功能的實(shí)現(xiàn)，不僅提高了止血材料的安全性和效率，還推動(dòng)了其朝著更高智能化的方向發(fā)展。生物聚合物基止血海綿的多功能設(shè)計(jì)見表2。

表2　生物聚合物基止血海綿的多功能設(shè)計(jì)

同時(shí)，該綜述總結(jié)了止血材料領(lǐng)域的主要挑戰(zhàn)和新興趨勢(shì)，并提出了體內(nèi)安全性、新興材料、多應(yīng)用場(chǎng)景以及轉(zhuǎn)化研究的未來發(fā)展方向。

該綜述從“成分-結(jié)構(gòu)-功能”新視角，系統(tǒng)性地總結(jié)了近年來止血海綿領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，重點(diǎn)突出了其智能化設(shè)計(jì)，旨在為更多研究者提供幫助與參考。在不久的將來，將會(huì)有更多功能化的新型止血海綿被開發(fā)出來，并成功應(yīng)用于臨床，惠及更多的患者。

專家點(diǎn)評(píng)

趙偉鋒教授：止血海綿在臨床和急救中應(yīng)用廣泛，具有極為重要的價(jià)值，近年來這一領(lǐng)域受到了研究者的廣泛關(guān)注。解慧琪研究員團(tuán)隊(duì)從一個(gè)新的視角對(duì)止血海綿的發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)。從組成和結(jié)構(gòu)入手，綜述了這些關(guān)鍵因素對(duì)材料理化性能、止血效果和智能化設(shè)計(jì)等方面的影響。在材料成分中，關(guān)注了不同生物聚合物內(nèi)在的特性，如抗菌、止血和組織修復(fù)活性；還突出了材料制備工藝的重要性，以及結(jié)構(gòu)對(duì)于材料性能的影響。特別地，強(qiáng)調(diào)了止血材料的智能設(shè)計(jì)，包括凝血增強(qiáng)、抗菌、預(yù)防腫瘤復(fù)發(fā)、促進(jìn)組織修復(fù)和出血監(jiān)測(cè)等方面。此外，從基礎(chǔ)研究和臨床轉(zhuǎn)化等多角度，對(duì)生物聚合物基止血海綿目前所面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了總結(jié)，并展望了其未來的發(fā)展趨勢(shì)?？傮w而言，這篇綜述有助于研究者從新的角度了解止血海綿的研究前沿，有望吸引更多研究者的關(guān)注。