电子科大张坤教授ACS Materials Letters：一种用于术后快速止血、抗菌、促修复的复合止血喷雾剂

沸石通过释放热量引起血小板/纤维蛋白原粘附和蛋白质凝固达到止血目的，但是沸石基止血剂放热引起周围组织的热损伤是亟待解决的问题。另外，止血过程中的抗感染、伤口愈合、实际操作简易等重要问题尚未得到足够的重视。

近日，电子科技大学附属四川省人民医院张坤教授团队合成了一种沸石基的复合止血喷雾剂，由掺银(Ag)的β-沸石(βZ)和纤维蛋白原(F)/凝血酶(T)组成，能有效封闭术后血管破裂，改善细菌引起的炎症，加速伤口愈合。该研究成果以“Composite Hemostat Spray Seals Post-Surgical Blood Burst and Ameliorates Bacteria-Arised InFlammation For Expediting Wound Healing”为题在线发表于ACS Materials Lett.(2023，DOI: 10.1021/acsmaterialslett.3c00212)。

【文章要点】

本论文合成了一种沸石基复合止血剂Ag-βZ-F/T，能快速封堵术后血管破裂、减轻热损伤，同时具备抗菌活性、促进伤口愈合。作用机制(1)在Ag-βZ放热止血基础上，纤维蛋白原(F)/凝血酶(T)转换为纤维蛋白，纤维蛋白凝胶不仅通过与红细胞的大接触面积协同促进凝血，还可以作为物理屏障覆盖Ag-βZ，减少溶剂热释放，避免高温对周围组织的损伤。(2)Ag-βZ中Ag的原位引入产生活性氧(ROS),可以杀死细菌，减轻感染，并促进人脐静脉内皮细胞(HUVECs)的增殖，从而加速伤口愈合。本论文采用的喷涂方法增强了使用适用性，具有易于操作的便利性。(图1)

图1 喷洒复合止血剂封堵术后出血、改善细菌性炎症、

促进创面愈合的操作及作用机制。

止血作用及热释放

利用红外热像仪监测不同沸石基材料的温度变化曲线，发现Ag-βZ和βZ的温升(约14-15℃)明显高于相应的F/T联合止血剂(即Ag-βZ-F/T和βZ-F/T)的温升(约2-4℃)。表明，F/T的引入有效地降低了沸石的放热(图2a,b)。凝血功能指标、电解质浓度水平、体外凝血指数等数据指标间接验证了复合沸石止血剂的体外凝血能力(图2c-e)。目视凝血试验更直接表明Ag-βZ-F/T具有最强的凝血能力（图2f）。这归因于F/T的引入将纤维蛋白原转化为纤维蛋白，形成大接触面积的物理屏障，进一步结合血细胞，加速凝血。

图2 体外热释放及止血试验。

为了进一步验证复合止血喷雾的止血能力及组织热损伤情况，我们建立了新西兰兔股动静脉致死性损伤模型。可以看到，各实验组中Ag-βZ-F/T止血速度最快，出血量最少(图3b,c)，止血后的创面视野干净清晰(图3a)，处理后切口最高温度仅略高于对照组(40.1℃)，达到43.4℃(图3d)，病理无明显血管、神经及肌肉损伤(图3e)，热休克蛋白(HSP70)的表达较对照明显降低(图3f)。与Ag-βZ-F/T相反，Ag-βZ虽同样具有明显的止血效果，但产热严重，最高温度达到54.5℃(图3d)，存在神经膜增厚，纤维变形(图3e)，HSP70)的表达显著上调。这些结果表明F/T的引入确实降低了沸石产生的溶剂热水平，降低了温度，避免了对周围组织的热损伤。

图3 术后体内止血试验。

抗细菌感染及促进修复

平板抑菌实验显示，在各组菌群中，仅Ag-β z - F /T处理组(右下)周围存在明显的抑菌环，PBS处理组(上)和βZ-F/T处理组(左下)均未发现明显的抑菌环(图4a)。这与Ag介导产生的活性氧(ROS)的杀菌作用直接相关。为了进一步观察止血剂的体内抗菌能力，我们建立了新西兰兔股动静脉的金黄色葡萄球菌感染模型，组织切口分别用Ag-βZ-F/T及βZ-F/T处理，3天后观察，发现βZ-F/T处理后的创面出现明显的红肿和脓肿，而Ag-βZ-F/T处理后的创面依然干燥，无红肿和脓肿形成(图4b)，病理切片未见明显炎细胞浸润(图4c)，炎症因子水平、炎性细胞数目也明显降低(图4d-f)，这些结果可以表明，含Ag止血剂的掺杂使Ag-βZ-F/T复合止血剂具有高度抗菌性。此外，我们通过追踪新西兰兔致死性股动静脉分离模型的CD34免疫组化结果发现，随着时间的推移（3、7、14 d），经Ag-βZ-F/T处理后的切口处CD34的表达显著增高，远高于仅用纱布处理止血的切口。已知CD34是组织修复的生物标志物，这充分表明Ag-βZ-F/T处理止血能加速组织修复。

图4 体内外抗菌试验。

【小结】

本研究整合F/T、Ag与沸石，构筑了一种高效止血、无热损伤、抗菌抗炎、促进修复的“一体化”复合沸石基止血剂(Ag-βZ-F/T)。本文的主要创新点是(1)将F/T引入沸石的止血过程，不仅增强了止血能力，而且解决了沸石基明显放热产生的组织热损伤问题。(2)原位加载Ag产生ROS，实现抗菌抗感染，并促进伤口愈合，丰富了复合止血剂的功能性。其使用成分均经过临床批准，保证了生物安全性，且其喷洒方式操作简单、应用场景广，具有较强的临床转化潜力。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsmaterialslett.3c00212

转自：“高分子科学前沿”微信公众号

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