在交通事故、战场创伤或外科手术中，大出血往往能在短时间内威胁生命。据统计，超过30%的创伤相关死亡由失控性出血直接导致。尽管现有止血材料（如凝血酶、沸石等）和生物粘合剂（如纤维蛋白胶、氰基丙烯酸酯）已被广泛应用，但它们存在明显短板：传统材料凝血速度慢、机械强度不足，而大多数组织粘合剂如果追求生物相容性，不得不在粘附性能的方面妥协。如何开发一种既能快速止血、又安全可降解的新型材料，成为临床医学的迫切需求。
近日，
浙江大学
毛峥伟、丁元
和
王伟林教授
等
开发了一款新型自组装蛋白质凝胶贴片，能够实现高效稳定且安全可降解的止血功能。自组装蛋白质凝胶贴片，由纤维蛋白原自组装形成凝胶的干态贴片，能快速吸收组织界面水分，在30秒内形成致密的水凝胶网络，同时通过分子内/间强相互作用实现与组织的牢固结合。
研究内容以Molecular self-assembly strategy tuning a dry crosslinking protein patch for biocompatible and biodegradable haemostatic sealing为题，发表在《
Nature Communications
》上，
余丽莎研究员、刘招娣博士
为论文共同第一作者。
-
疏水基团诱导纤维蛋白原分子自组装：
研究团队对天然纤维蛋白原进行化学修饰，通过N-羟基琥珀酰亚胺酯（NHS酯）反应，将疏水性基团（如己酰基C6）修饰到蛋白质的赖氨酸残基上。这种修饰改变了蛋白质分子间的相互作用，诱导其自发分子缠结、组装形成水凝胶（图1）。
传统水凝胶因含水量高，难以在湿润组织表面形成牢固粘附。纤维蛋白质自组装凝胶通过冻干技术转化为干态，使用时能快速吸收干燥组织界面水，在30秒内形成致密的水凝胶网络，同时通过分子内/间强相互作用实现与组织紧密结合。
与化学交联或酶交联方法不同，自组装蛋白质凝胶贴片不仅通过物理交联实现自组装，还保留了与凝血酶、纤溶酶等的天然相互作用。既能促进凝血，又可被体内酶逐步降解，避免二次手术取出。
图1. 疏水基团诱导分子间的缠结和组装。(a)纤维蛋白原修饰疏水性基团的示意图；(b-d)修饰型纤维蛋白原缠结和组装形成凝胶网络；(e)冷冻透射电镜观察修饰型纤维蛋白原的组装；(f)分子动力学模拟修饰型纤维蛋白原分子间缠结的状态
通过体外粘合性能、体内降解模型、体内止血模型等系统验证，自组装蛋白质凝胶贴片在多个关键指标上远超现有商业产品
-
强本体机械性能和粘合性能：
自组装蛋白质凝胶贴片转化为凝胶，储能模量达215.6kPa，是未修饰纤维蛋白原的27倍；对湿态组织或血液的粘合性能，均优于传统的纤维蛋白胶Fibrin glue，以及国外临床外科常用的纤维蛋白密封贴片TachoSil®和EVARREST®（图2）。
大鼠皮下植入实验证明自组装蛋白质凝胶贴片4周左右降解，并且周围组织未出现坏死或异常炎症。肝脏切口损伤实验中，蛋白质凝胶贴片降解后伤口愈合，肝脏表面平滑，无息肉或组织粘连。
在猪肝脏切除模型中，自组装蛋白质凝胶贴片能30秒内实现止血，相对临床常用的止血产品失血量减少98%；针对股动脉损伤等高危出血场景，其止血时间仅需1分钟，而临床止血纱布（Combat Gauze®）需4分钟以上（图3）。
研究团队表示，该自组装蛋白质凝胶贴片已进入成果转化阶段，未来有望应用于急救、外科手术甚至军事医学领域。未来的研究需要进一步验证自组装蛋白凝胶贴片在临床应用中功效、生物安全性和潜力。此外，该策略还可拓展至其他蛋白质基材料，为组织工程、可降解医疗器械开发提供新思路。
图2. 自组装蛋白质凝胶贴片的力学性能和粘合性能。(a)自组装蛋白质凝胶贴片吸收干燥界面水以紧密接触湿态组织，并通过强分子内/分子间相互作用实现对组织的牢固粘合；(b)自组装蛋白质凝胶贴片的吸水动力学；(c-d)自组装蛋白质凝胶贴片转化成凝胶的机械性能；(e-g)自组装蛋白质凝胶贴片对血液粘合的拉伸强度；(h-j)自组装蛋白质凝胶贴片对含血液组织粘合的剪切强度
