水凝胶竟然一举颠覆传统绷带止血？
近日，浙江大学医学院欧阳宏伟教授课题组与华东理工大学朱麟勇教授团队的研究人员，合作研发了一种能够在数秒内完全止住大动脉损伤和心脏穿透伤大出血的仿生水凝胶材料相关研究论文A strongly adhesive hemostatic hydrogel for the repair of arterial and heart bleeds在线发表在Nature Communications杂志上。
创伤后或手术期间发生的不可控制的出血是死亡的主要原因，特别是主动脉破裂和心脏穿透造成的出血是手术的巨大挑战。目前，手术缝合是主动脉破裂和心脏伤口密封的唯一临床方法，没有有效的快速止血手段。
对于心脏和动脉的快速止血需要在连续血流的情况下快速粘连，选择的材料需要满足有较强的湿面组织粘附力，合适的力学性能来承受血压和与周边组织的挤压和摩擦，有较好的生物相容性等。随着材料科学的最新进展，许多实验材料已经过测试，这些材料中没有一种适合于主动脉和心脏创伤止血和密封，但没有一款临床止血材料能够满足动态组织表面的湿面粘合要求。
本文研究了一种仿生组织粘合剂产品，它可以在几秒钟内迅速聚合和粘附，并在光照后与湿生物组织表面牢固结合。研究的灵感来自于生物结缔组织的细胞外基质组成，得到了仿生具有较强湿面组织粘附力和较强力学性能的Matrix Gel仿生材料。Matrix Gel材料由胶原蛋白，糖胺聚糖和水组成，具有强大而灵活的生物机械性能。主要成分是甲基丙烯酸酯明胶（GelMA）和丁酰胺（NB）修饰的透明质酸(HA-NB)组成。
水凝胶的化学结构和机械性能
光照后GelMA上的双键自交联，形成第一层网络，HA-NB上的光生醛基与GelMA上的氨基反应胶联，形成第二层网络，从而极大的增强了胶体的力学。胶体与组织界面处，HA-NB的光生醛基与组织上的氨基反应，能增强胶体在湿面组织上的粘附力。
不同水凝胶和外科止血胶的爆破压力
水凝胶的粘附强度是心脏和动脉止血的最重要因素之一，因为水凝胶需要快速粘附以阻止动脉血压下的出血。图 2比较了几种水凝胶和市售外科胶粘剂粘附到实验生物表面并抵抗压力的能力。UV照射30s后， GelMA / HA-NB承受压力为155±27 mm Hg，远高于没有LAP（38±4 mmHg）的GelMA / HA-NB的GelMA。
猪颈动脉损伤止血实验
在猪心脏穿透止血实验中发现，在颈动脉中产生4~5mm的穿刺，导致动脉血液从穿刺中涌出。然后使用止血钳夹住血管并施加水凝胶，然后UV照射3~5s。30秒后，取出止血钳并且没有观察到进一步的血液渗出。
由于损伤引起的血管和组织水肿，术后血液流量减少。所有水凝胶处理伤口的猪在手术中存活并且再饲养2周，2周后水凝胶仍然粘附在损伤部位，并且在血管中未观察到血栓，该实验证明了该水凝胶具有所需的快速体内止血能力，并且可以在术后愈合过程中保护伤口。
猪心脏穿刺损伤止血实验外科手术的示意图
猪心脏的左心室被6mm内径针刺穿，血液涌出。立即注射水凝胶以覆盖针孔并照射紫外线以固定并密封心肌穿刺伤口。尽管穿刺孔被凝胶覆盖，但伤口最初仍继续出血。然而，在光照30s后，出血迅速减少并很快完全停止，术后无渗血情况发生。两周后，胶体仍贴敷在心脏伤口处，组织学切片显示伤口已经基本修复。
猪的术前和术后生理指标
心电图显示，猪在2周护理期间没有发生异常。手术后第一周猪的心率略有升高，可能由麻醉和手术休克引起，但在第二周恢复正常。各项生化指标均处于正常值，无心脏缺血和心梗等情况发生。证实了Matrix Gel的生物相容性。
文章来源：材料+
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