新型急救止血敷料的止血機制?本文來自微信公衆号：X-MOLNews生活中磕磕碰碰，破個口流點血是很常見的事情，但嚴重情況下的流血過多和傷口感染卻是可以緻人死亡的重要原因傳統的止血方法是利用紗布按壓傷口，通過紗布吸收血液中的水分以促進血液的凝固然而，紗布在吸收血液的成分之後會形成一種固體複合物，導緻紗布粘附在傷口上，在去掉紗布時很容易造成二次出血和傷口感染，給傷口護理帶來極大的麻煩于是，具有促進快速凝血和易移除特點的紗布就成了研究熱點人們曾利用超疏水材料制備紗布，或者在紗布表面修飾一層超疏水材料以避免血液透過紗布，但是這些方法主要是基于止血材料吸收血液來止血的，不會降低失血量，并且很難避免二次出血，下面我們就來聊聊關于新型急救止血敷料的止血機制?接下來我們就一起去了解一下吧!

新型急救止血敷料的止血機制

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生活中磕磕碰碰，破個口流點血是很常見的事情，但嚴重情況下的流血過多和傷口感染卻是可以緻人死亡的重要原因。傳統的止血方法是利用紗布按壓傷口，通過紗布吸收血液中的水分以促進血液的凝固。然而，紗布在吸收血液的成分之後會形成一種固體複合物，導緻紗布粘附在傷口上，在去掉紗布時很容易造成二次出血和傷口感染，給傷口護理帶來極大的麻煩。于是，具有促進快速凝血和易移除特點的紗布就成了研究熱點。人們曾利用超疏水材料制備紗布，或者在紗布表面修飾一層超疏水材料以避免血液透過紗布，但是這些方法主要是基于止血材料吸收血液來止血的，不會降低失血量，并且很難避免二次出血。

最近，新加坡國立大學的Choon Hwai Yap教授和瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）的Dimos Poulikakos博士等研究者設計了含有碳納米纖維（carbon nanofiber，CNF）的超疏水材料，它們能夠促進纖維蛋白的快速生長，實現快速凝血。由于其超疏水性，可以避免血液潤濕以防止失血，CNF還能大大減少細菌附着。此外，在血塊形成之後發生收縮時，這可促進紗布與血塊的分離。相關工作發表在Nature Communications 上。

圖1. 新型碳納米纖維超疏水紗布。圖片來源：National University of Singapore

首先，為了制備具有強疏水性和接觸血液後能迅速促進血液凝固的止血材料，作者提出将CNF（直徑100 nm,長度20~200 μm）分别與聚四氟乙烯（PTFE）或者聚二甲基矽氧烷（PDMS）的混合物噴塗到基底上（圖2）。這些複合材料中的疏水部分和噴塗形成的顆粒使其具有超疏水性（圖3a）。即使血液比水的表面張力小，在該材料上依然接觸角很大。該性能使血液無法滲透到紗布中，有助于傷口止血。

圖2. 止血材料的組成。圖片來源：Nat. Commun.

接着作者研究了這些複合材料對蛋白纖維形成的影響，其有助于血液的凝固和傷口的愈合（圖3）。結果證明即使存在具有抗凝血性能的EDTA或檸檬酸鈉時，在含CNF的止血材料表面還可觀察到蛋白纖維的快速生成（圖3b-c）。而在降低CNF含量時，沒有觀察到該現象，這證明CNF的納米結構是超疏水表面産生蛋白纖維的關鍵因素，隻不過相關機理現在還不清楚。

圖3. 超疏水碳纖維表面纖維蛋白的生成。圖片來源：Nat. Commun.

随後作者研究了這兩些複合材料的抗菌性能。作者在共聚焦顯微鏡下觀察了含有綠色熒光蛋白的大腸杆菌在超疏水CNF表面的粘附情況，發現幾乎沒有細菌存在（圖4b），這應該與CNF表面的疏水性和微納米級結構有關。作者還研究了這兩種複合材料促進凝血的性能（圖4d），将同樣體積的血液放在兩片紗布之間凝固一段時間，然後終止凝血。與普通紗布相比，含CNF的紗布血紅蛋白水平較低，說明CNF紗布更有助于血液凝固，使血紅蛋白束縛在血塊中。然後作者将血液放在矽膠管中，模拟了止血過程，當止血紗布中摻有含CNF的材料時能夠實現快速凝血，而使用普通紗布時有大量血液滲出，這再一次證明含CNF複合材料優異的止血性能。

圖4. 關于具有抗菌、促進血液凝固、疏水性等特點的表征。圖片來源：Nat. Commun.

另外，作者發現血液在CNF紗布表面凝固之後會收縮，這能夠促使血塊從紗布上剝離（圖5）。這是因為在血液開始凝固時，纖維蛋白在紗布表面形成網狀結構以形成凝塊，而血液凝塊與紗布之間存在很多空穴，降低了血塊與紗布之間的作用力。而在凝塊形成過程中血小闆絲狀僞足會拉伸蛋白纖維産生收縮應力，促進血塊的剝離。作者還将該止血材料的效果與三種商業止血産品（Smith & Nephew, 3M和Guardian）進行了對比，結果顯示CNF紗布造成的痛感比它們小24-52倍。該紗布的優異性能在大鼠實驗中也得到了驗證。

圖5.含CNF紗布與血塊分離實驗的研究。圖片來源：Nat. Commun.

圖6. 動物實驗。圖片來源：Nat. Commun.

總結

總的來說，研究者設計了一種含CNF的止血材料，該新開發的材料能夠加速血液凝固，促進止血，并且易于與血塊的分離，有益于傷口換藥。另外，因為CNF的存在能夠有效降低細菌的附着，有效避免了傷口感染。這種新型材料為傷口治療過程中普遍存在的問題提供了全面、有效和經濟的解決方案。

Superhydrophobic hemostatic nanofiber composites for fast clotting and minimal adhesion

Zhe Li, Athanasios Milionis, Yu Zheng, Marcus Yee, Lukas Codispoti, Freddie Tan, Dimos Poulikakos, Choon Hwai Yap

Nat. Commun., 2019, 10, 5562, DOI: 10.1038/s41467-019-13512-8

（本文由Sunshine供稿）

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