基于纺织材料创制适用于复杂创伤出血的新型止血材料OA

蚕桑丝绸是华夏文明绵延数千年的物质与文化根基,丝绸之路沟通东西方文明,深刻影响世界历史进程。进入新时代,蚕丝、甲壳素、纤维素等天然纺织生物质凭借优异的生物相容性、可降解性、易功能化和可纺性,正从传统服用纺织走向生物医用、高端新材料等高值化应用领域[1-3]。在医用方向,创伤大出血是战场和急诊死亡的首要原因,黄金十分钟内的快速、稳定止血对挽救伤员生命至关重要[4]。然而恶劣环境、胃肠道隐匿出血、凝血功能障碍等复杂创伤场景对止血材料提出了远超常规医用敷料的多重挑战。快速止血材料的设计核心在于构建高效、稳定的凝血激活和实现创面在血液浸润下的稳固封堵[4-5]。现有止血材料通常通过外源添加凝血因子实现凝血激活,并借助物理压迫实现创面封堵[6]。然而,在实际应用中,外源凝血组分易因高温高湿的环境因素失活,常规黏附策略也难以在湿润、蠕动或强酸的复杂创面上保持稳定,从而导致止血失效等问题[5]。为突破凝血与黏附的双重瓶颈,本团队以蚕丝、甲壳素、纤维素三类天然纺织生物质为基本构筑单元,构建了适应多场景复杂创伤的止血材料体系[7-9]。同时,通过蛋白冠组装、双面异质构型、自膨胀微球等纳米结构工程,以及多酚化学修饰、响应肽接枝等化学功能化策略,发展了促凝-黏附递进的协同设计[10-14]。团队首创丝素纳米纤维-蛋白冠,以丝素纳米纤维作为活性界面,在血浆中选择富集高浓度的凝血相关蛋白,形成通用凝血单元。该单元在显著促凝的同时更为凝血因子和凝血酶提供了稳定的保护界面,使其在高温、高湿、强酸等复杂环境中免于失活,从根本上突破了传统酶类止血材料对冷链保存的依赖[10-11]。基于该通用凝血单元,团队匹配不同仿生策略,针对两类极端创伤场景构建了止血材料。首先,仿藤壶贻贝湿黏附,通过复合丝素-聚多巴胺海绵开发了耐高温高湿存储的止血材料,在湿热环境下的大出血模型中也表现出快速止血性能[10]。团队还开发了可注射的丝素-单宁酸凝胶,在强酸环境下能与胃黏膜形成稳固氢键黏附,实现快速稳固的封堵和止血,2 min内即可控制猪胃机械性出血和鼠胃的溃疡性出血,并在5天内促黏膜修复[11]。针对肠道隐匿出血这一精准诊治难题,团队仿生沙堡蠕虫构建丝素蛋白-多酚基质的口服递送响应性凝胶,通过响应出血部位炎症触发原位凝胶化,可在肠道损伤部位附着48 h以上,实现肠炎出血的快速治疗[12]。同时,团队进一步将应用边界拓展至特殊人群与野外应急场景。通过仿大鲵背部黏液策略,以儿茶酚化壳聚糖与羧甲基纤维素构建双面异质海绵,集黏附面与导液面于一体,可主动激活凝血障碍患者凝血级联反应,于36 s和2.5 min内分别实现凝血障碍的兔肝和股动脉大出血模型止血[14]。团队还研发了水触发自膨胀的甲壳素微球,压缩60%后遇水或血液可膨胀10倍以上,1 min内控制不规则深度肝脏大出血,并可同步过滤野外水源中的细菌,实现紧急止血与饮水净化的功能集成[13]。未来,本团队将继续以临床创伤救治的重大需求为牵引,专注蚕桑生物质资源等天然纺织材料资源的高值化利用,在快速止血领域开展纵深研究,重点拓展脑颅内出血、消化道出血、腹部脏器出血等体内靶向止血新材料的设计与制备,通过纺织、材料、化学、医学等多学科深度融合,进一步推动生物质基止血材料的研发及落地应用。