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研究提出新型止血材料的設計方法
2019-12-27 14:53:55

  止血材料是重要的基礎醫用材料,理想止血材料應具備以下特點:(1)止血迅速,避免血液流失;(2)血液凝固后,可以從傷口上剝離,方便對傷口進行護理。然而,現有的親水性止血材料在使用時,1)不能避免血液流失;尤其在動脈出血場合下,無法有效地止血;(2)凝血后,止血材料與血液形成類似“鋼筋混凝土”的硬塊,難以從傷口上剝離。強制性地剝離會引起傷口撕裂,傷口感染等復雜問題。此外,對凝血功能障礙的出血性疾。ㄈ缪巡〉龋,傳統的止血材料在被血液浸潤的同時,并無法有效地止血。
  中山大學生物醫學工程學院的李哲副教授發表在Nature Communications上的最新研究“Superhydrophobic hemostatic nanofiber composites for fast clotting and minimal adhesion”,報道了一種基于“超疏血材料”的新型止血材料的設計方法(圖1)。

圖1. 基于納米纖維材料的新型止血材料設計概念

  超疏血材料是一種類似荷葉表面的、具有特殊微納結構的表面。李哲副教授在研究中發現,當血液在一種基于具有納米纖維結構的超疏血表面上滾動時,會產生大量的血液纖維蛋白微絲;纖維蛋白是促進傷口凝固的核心要素;凝血時,纖維蛋白絲形成的網狀結構,捕獲血細胞、血小板等,形成類似鋼筋混凝土的結構,封堵傷口;即便在抗凝血劑(其作用原本是抑制纖維蛋白的產生)存在的情況下,該現象依舊存在(如圖2上所示)!
  基于該獨特發現,李哲副教授和合作者提出了“基于超疏血材料的快速凝血材料及其設計方法”。該材料具有以下獨特性能:(1)抗細菌吸附,降低傷口感染風險;(2)把該材料壓在傷口上,其超疏血特性,能夠將血液約束在傷口內部,通過物理方式,實現迅速止血;(3)與血液接觸時,納米纖維表面能夠促進血液纖維蛋白從“材料-血液的接觸面”快速向傷口內部生長,從而在止血后快速加固傷口;(4)在傷口凝固后,血塊的收縮力驅使該止血材料從傷口上自脫落。這些特性已經在動物模型上得到驗證。

  圖2. 新型超疏血-快速止血材料的優異特性;血液在納米纖維超疏血表面上滾動時,會快速地產生纖維蛋白微絲;該新型止血材料具有抗血液浸潤、快速凝血和自剝離特性。

  該研究中提出的“先止血,再凝血,凝血后自脫落”的新型止血方式,能夠有效地避免血液流失,并且在傷口止血后(如3 min后)可以輕易地將材料從傷口上剝離,對傷口進行二次護理。當下主流的親水性止血材料(如紗布、創可貼等)在使用時,在傷口完全凝固前,血液將不停地透過止血材料進行滲漏;而在傷口凝固后,材料將牢固地作用在傷口上,難以剝離。此外,與市場上現有的具有低黏附力或易剝離特性的止血產品相比(包括3M,smith & nephew, Guardian等國際知名公司的產品),該新型止血材料從傷口上的剝離力僅為市場上產品的5%(或更。。
  該技術將為大家提供一種真正意義上的抗血液流失、和無痛的“創可撕”止血產品。這種新型的材料將會在急救、戰場救援、大出血、以及日常生活中得到廣泛的應用。此外,即便在抗凝血劑存在的情況下,該材料依舊可以促進纖維蛋白的產生,顯示了該材料對凝血障礙癥(如白血。┗颊叩膹V闊應用前景。相關技術已經申請國際專利。
  該項目的合作者為新加坡國立大學生物醫學工程學院的Yap Choon Hwai教授和瑞士蘇黎世聯邦理工學院(ETH-Zurich)的Dimos Poulikakos教授和 Athanasios Milionis 博士。(來源:中山大學生物醫學工程學院)
  相關論文信息:https://www.nature.com/articles/s41467-019-13512-8

  來源:《自然—通訊》


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