专栏名称: 高分子科技
高分子科技®做为全球高分子产业门户及创新平台“中国聚合物网www.polymer.cn”的新锐媒体,实时报道高分子科学前沿动态,关注和分享新材料、新工艺、新技术、新设备等一线科技创新设计、解决方案,促进产学研及市场一体化合作的共同发展。
目录
相关文章推荐
高分子科技  ·  烟台大学任春光团队本科生一作 ... ·  昨天  
高分子科学前沿  ·  南昌大学陈义旺/袁凯教授AM:高密度可及Fe ... ·  2 天前  
高分子科学前沿  ·  上海交通大学姚广保/刘小果Angew:DNA ... ·  3 天前  
高分子科技  ·  中科院宁波材料所刘小青研究员团队 ... ·  3 天前  
高分子科学前沿  ·  浙工大徐立新/叶会见AFM封面:通过自由基捕 ... ·  3 天前  
51好读  ›  专栏  ›  高分子科技

上海交大窦红静团队/长征医院曲乐丰、职康康团队 AFM:让材料“get”血小板的止血技能,甚至比它更牛!

高分子科技  · 公众号  · 化学  · 2025-02-09 07:56

正文

点击上方 蓝字 一键订阅


一.止血难题:传统方法不够用?


随着止血技术的不断突破,诸多宏观止血剂能利用自身结构黏附或填充伤口从而实现超快止血,但是它们 对易拆卸、抗伤口粘连等协同的 术后护理需求 仍束手无策 。微纳尺度的材料 能通过构筑适配伤口微结构的血凝块实现更加精准和动态的止血,但仅能 “按 程序 结合有限 种类 的细胞或蛋白,这 让凝血速度 血凝块 动态性 大打折扣 如何让材料像人体血小板一样灵活并加速凝血,成为了亟待解决的难题。

血小板启发的微纳颗粒:“学会”并“超越”血小板的功能

近日,上海交大窦红静团队 联合 长征医院曲乐丰、职康康团队,研发出一种超分子多聚糖纳米颗粒,能够模仿血小板的结构并超越其凝血功能。该替代血小板的颗粒可通过超分子力进一步组装为可加工的宏观超分子材料,在湿态环境下响应并释放替代颗粒,瞬时构建自愈合血凝块,实现快速止血 (图 1 )。


相关研究以 “A Platelet-Substitute-Releasing Supramolecular Material for Cellular Assembly Mediated On-Demand Hemostasis” 为题发表 Advanced Functional Materials


这项替代血小板的颗粒材料有多强?

1. 像乐高一样自由组装:替代血小板的颗粒通过超分子力“拼装”成贴片、涂层等形态,适配不同止血场景。
2. 遇水秒变“止血战士”:接触血液后,颗粒瞬间释放,与血细胞、血浆蛋白动态结合,形成自愈合血凝块。
3.  45 秒超快止血:在抗凝猪实验中,肝脏出血 45 秒止住,动脉出血 60 秒搞定,止血后轻松拆卸,无二次出血和术后粘连!对比传统止血材料,止血时间和失血量分别缩短 80 % 85%

为何能超越血小板?


天然血小板只能程序化地结合特定种类的、稀少的细胞或蛋白,而替代血小板的颗粒能同时黏附血液的主要组份 - 红细胞和白蛋白,超快构筑“微米级血墙”,强度更高、动态性更强!


1. 血小板启发的颗粒材料通过水触发可快速释放内部的替代血小板的颗粒并组装蛋白、细胞和组织从而实现高效安全的止血。

替代血小板的颗粒的四大亮点:“超越”血小板的本领如何炼成?

1. 可调节的超分子修饰:像乐高一样自由组装 和拆卸


首先,以 含有 氨基和羟基的大分子聚糖为基材,将邻苯二酚和烷基共接枝在其主链上,制备了一种超分子的 聚糖缀合物。随后,由疏水作用驱动,其能够在水中自组装为 仿 血小板 的多 聚糖 纳米颗粒 。最后,基于多种超分子作用的协同, 仿 血小板 颗粒所加工成的宏观 贴片 (仿血小板贴片材料) 不仅能被定制为不同的止血剂型,适用于多种出血场景;而且其内部聚积的 替代血小板的颗粒 水分 触发能 宏观贴片 表面 被快速释放到血液中 (图 2



2. 血小板启发的超分子颗粒的可加工和湿响应释放特性。

2. 即时 凝血 和自愈能力:超越“血小板”的凝血速度和动态性


与快速减小的水接触角不同 ,血小板启发的颗粒贴片 具有稳定的血液接触角。通过 释放的 替代血小板的颗粒 与足量血液组份 进行 快速组装,其能够 即刻 构筑血凝胶屏障阻挡血流。值得注意的是, 所形成的 血凝胶具有自愈合特性,在经历了多个 300% 的大应变后依旧不会被破坏,这有利于抵抗血流冲击和外力破坏 (图 3


3. 血小板启发的颗粒贴片的体外凝血性能


3. 凝块的 多尺度动态结构 红细胞 砌墙 ,白蛋白 搭桥

区别于 血小板分步 且特异地 结合血液中少量细胞 蛋白, 从贴片中释放的替代 血小板 的颗粒 能够同时组装血液中的主要成份,从而超快构筑具有多尺度复合结构的 坚韧 血凝胶。 其中,替代 血小板 的颗粒使得红细胞如砖块般 堆砌 成墙,而白蛋白的黏附则使颗粒之间搭建起串珠网络, 大大 提高了血凝胶的模量 同时,血凝胶的自愈合特性源于 替代 血小板 的颗粒 与红细胞或白蛋白间可逆的超分子组装,这赋予其生理性血凝块所不具备的动态性 (图 4


4. 替代血小板的颗粒与细胞和蛋白组装的多尺度动态结构

4. 即时黏附湿组织 微结构:如 天然血凝块 那般无缝 贴合

与仅能黏附特定细胞 蛋白 血小板不同,基于湿响应的快速释放, 血小板启发的颗粒贴片 能够即时且非特异性地黏附心肝脾肺肾等多种重要脏器。 同时, 通过快速构筑适配组织微结构的微米级黏附层, 血小板启发的颗粒贴片可 有效阻止血液从伤口界面处的渗漏, 并可承受超过 人体最大动脉血压 的压力,这展示了其在动脉等高压出血场景中快速止血的潜力(图 5


5. 血小板启发的颗粒贴片的湿组织黏附性能

血小板启发的颗粒贴片的应用示例

1. 超快止血和按需拆卸

为了模拟临床上术中出血场景,对体重为 60 千克的猪注射肝素从而抑制生理性凝血。在肝脏 孔和股动脉针刺出血模型中, 血小板启发的颗粒贴片 分别实现了 45 60 秒内的止血。相比于强生公司的止血贴片 Fibrillar TM 其止血时间和失血量分别减少了约 80% 85% 。同时,在止血后, 血小板启发的颗粒贴片 能够被 简易 拆卸 避免 再出血 ,这满足了术后伤口清创等动态止血的需求。(图 6


6. 血小板启发的颗粒贴片在抗凝猪上的止血性能

2. 术后抗粘连:伤口护理的额外优势

流血后的伤口 沉积大量胶原,这不可避免的造成一定程度的肝叶粘连。然而,使用 血小板启发的颗粒贴片 进行止血的大鼠肝叶间无粘连和明显的胶原沉积,这满足 了抗术 粘连等伤口护理的 需求 (图 7


7. 血小板启发的颗粒贴片的抗术后粘连性能

五. 机制揭秘: 血小板启发的颗粒贴片 的止血、拆卸和抗粘连


血小板启发的颗粒贴片 上集成的多功能性源于以下几个主要过程。首先 ,在 接触伤口处的血液时,其快速释放 仿 血小板颗粒,从而瞬间形成血凝胶作为密封屏障。同时,在未被血液覆盖的部位, 其可 通过构筑微米级黏附层 即时 粘结组织。最后,组织表面的血凝胶和黏附层 能够 与未浸泡血液的贴片动态解离, 并保 留在伤口处作为保护屏障, 从而 防止 术后 再出血和 组织 粘连(图 8 )。


8. 血小板启发的颗粒贴片的止血和抗粘连机制

六. 未来应用:创伤急救、手术台的新希望


这项 研究 设计了一种释放替代血小板的纳米颗粒的多尺度 超分子材料 ,其 具有模拟血小板 微结构 和超越血小板的非特异性结合细胞和蛋白的能力,从而即时地构筑具有多层级结构的自愈合 血凝块 ,这为满足快速、动态等多元化止血需求提供了新的解决方案


同时,团队已授权两项国家发明专利并正推进这种材料的临床转化,在未来其或将作为战地急救包,对大动脉出血实现一贴即止;作为止血快、易拆卸的外科手术神器,从此告别术后粘连并发症;或作为户外运动、日常创伤的“救命贴”。


上海交通大学材料科学与工程学院博士生 曾屹嵘 为论文的 独立一作 ,上海交通大学材料科学与工程学院 杨朔 助理研究员为论文第二作者, 上海交通大学材料科学与工程学院 窦红静 教授 上海长征医院血管外科 曲乐丰 主任、 职康康 副主任为






请到「今天看啥」查看全文