由创伤事件、军事战斗、外科手术等引起的不受控制的急性出血十分常见且情况非常危急，尤其是动态和高压伤口（
如穿透性心脏损伤和动脉破裂）的出血，比一般出血更为凶猛剧烈，
一旦处理不当就会导致死亡，必须及时进行高效止血处理
。因此，研究人员开发了各种止血材料用于紧急止血。常见的止血材料有纱布、海绵、水凝胶胶粘剂、止血粉等。纱布便宜易得，可通过吸收血液中的水分，浓缩血细胞、凝血因子等加速凝血过程进而促进止血。但纱布缺乏生物粘附性，使用时需要持续加压，应用范围有限。具有多孔结构的海绵具有出色的吸血能力，当与血液接触时，其能够进行粘附、聚集血小板，有效促进血栓形成，堵塞伤口阻止血液从伤口流出，还能引发凝血因子的释放，使血液形成一种稳定的纤维蛋白多聚体，进而形成血凝块实现止血。但海绵不适用于形状复杂和出血量大的伤口。
水凝胶胶粘剂因其优异的止血能力和舒适性被广泛使用，它可以通过密封伤口实现有效止血，保持伤口湿润和透氧促进伤口愈合。然而，它去除界面血液的能力较差，随着血液的不断涌入，其机械性能和粘附性能会变差，影响其密封伤口能力进而影响其止血效果。止血粉具有便捷和易用性，可很好地应用于较深和形状不规则的伤口，它的止血效果是通过吸收血液水分促进凝血和物理密封伤口实现的。但止血粉机械性能差、粘附性差，容易被快速移动的血流冲走，在出血量大的情况下止血效果很差。针对上述问题，研究人员开发出了结合各种止血材料优点的新型止血材料。其中，自凝胶粉由于结合了水凝胶在机械支撑、组织粘附和伤口密封方面的优点和止血粉的优异吸血能力以及易于填充不规则伤口的能力而备受关注。将自凝胶粉撒在伤口上，这些粉末会吸收界面血液并通过类似的“干交联”机制，迅速转化为湿组织上的原位水凝胶，进而实现有效的伤口密封和止血。然而，依靠这种弱非共价交联机制形成的水凝胶的内聚力和粘附力比较差，无法应用于
动态和高压伤口中。
华东理工大学
屈雪
教授
、上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心
殷猛
教授和
第二军医大学附属长海医院
纪世召
教授团队
开发了一种具有强大湿粘附性的超快共价自凝胶粉末，用于紧急处理动态和高压伤口的大出血问题。
该粉末是一种三元体系，由
Na
2
HPO
4
、ɛ
-
聚赖氨酸（ɛ
-PLL
）和四臂聚乙二醇琥珀酰亚胺羧酸酯（
4-arm-PEG-NHS
）组成。将其撒在伤口上，
4-arm-PEG-NHS
的亲水分子链可促进吸收界面血液，当与血液接触时，
4-arm-PEG-NHS
与ɛ
-PLL
间发生酰胺化反应形成水凝胶骨架，
Na
2
HPO
4
则作为“
H
+
吸盘”，吸走
-NH
3
+
中的
H
+
，增强氮去质子化进而催化酰胺化反应，可将凝胶时间缩短至
10s
以下，进而实现超快自凝胶化以快速密封伤口。由于界面血液的有效清除，这种通过共价反应形成的水凝胶具有高交联密度，
4-arm-PEG-NHS
和组织间也会形成共价键，因此其还具有优异的湿组织粘附力，可牢固粘附在湿组织上。此外，由于
4-arm-PEG-NHS
可吸收血液中的水分进而浓缩凝血因子，ɛ
-PLL
具有静电吸附作用能够吸附血细胞，该体系表现出了促进快速凝血能力。综上所述，这种自凝胶粉末能在伤口处快速建立坚固的物理屏障并具有促进快速凝血能力，动物实验表明，其在多种急性出血伤口模型，包括静态及动态和高压伤口中都展现出了高效的止血能力，是一种可靠的止血材料。
该工作以“
Swift Covalent Gelation Coupled with Robust Wet Adhesive Powder: A Novel Approach for Acute Massive Hemorrhage Control in Dynamic and High-Pressure Wound Environments”
为题发表在
24
年的《
Small
》上。
【制备工艺】
Na
2
HPO
4
/
ɛ
-PLL/PEG
粉末及其衍生水凝胶的制备：
在ɛ
-PLL
和
4-arm-PEG-NHS
总固体含量为
200mg/mL
的条件下，将ɛ
-PLL
和
4-arm-PEG-NHS
分别按质量分数为
1:8
、
1:16
、
1:32
的比例混合均匀，再在其中加入不同含量的
Na
2
HPO
4
·
12H
2
O
（
0~0.2M
）以得到不同机械性能、粘附性能和胶凝时间的
Na
2
HPO
4
/
ɛ
-PLL/PEG
粉末。将
Na
2
HPO
4
/
ɛ
-PLL/PEG
粉末沉积在心形、圆柱形和哑铃形等不同形状的模具中，加入新鲜的抗凝兔血或
PBS
在
37
℃下反应
30 min
，得到ɛ
-PLL-PEG
水凝胶。
【文章亮点】
1.
快速自凝胶化：
由于
Na
2
HPO
4
能够催化酰胺化反应，因此与血液接触时
Na
2
HPO
4
/
ɛ
-PLL/PEG
粉末会快速自凝胶化，可在
10s
内转化为水凝胶。
2.
优异的机械性能和湿组织粘附性：
由于水凝胶的共价形成机制和粉末对界面血液的有效吸收，
Na
2
HPO
4
/
ɛ
-PLL/PEG
粉末自凝胶化形成的水凝胶具有优异的机械性能和湿组织粘附性。ɛ
-PLL
和
4-arm-PEG-NHS
质量分数比为
1:8
的粉末体系形成的水凝胶的抗拉强度和抗压强度分别为
360.00
±
1.41kPa
和
138.43
±
3.73 kPa
。ɛ
-PLL
和
4-arm-PEG-NHS
质量分数比为
1:16
的粉末体系形成的水凝胶的抗剪强度和爆破压力最高，分别可达到
214.75
±
10.44kPa
和
409.19
±
22.80 mmHg
，湿组织粘附和承载能力实验同样证实了其优异的湿组织粘附能力。
3.
促进快速凝血：
首先，
4-arm-PEG-NHS
能够吸收血液水分进而
使凝血因子浓缩。其次，ɛ
-PLL
具有静电吸附作用，导致在粉末到凝胶的转化过程中有大量的血小板和红细胞被困在水凝胶基质中，因此形成的水凝胶可促进快速凝血，其促凝能力优于市售的止血剂
Celox
。
4.
广泛适用性：
开发的自凝胶粉末在大鼠、新西兰兔的肝切除出血、股动脉出血和尾静脉出血模型，猪的肝切除出血、颈动脉损伤出血和心脏损伤出血模型中均展现出了高效的止血能力，体现了其广泛适用性和独特的在动态和高压伤口中的应用能力。
图
1.
Na
2
HPO
4
/
ɛ
-PLL/PEG
的制备和表征。
图
2.
Na
2
HPO
4
对凝胶动力学的影响及其实际应用。
图
3.
Na
2
HPO
4
/
ɛ
-PLL/PEG
的力学特性及粘接性能评价
图
4.
促凝性能及机制。
