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可降解的凝胶止血剂,深层次不可压缩创口的快速止血-岩拓气凝胶

可降解的凝胶止血剂,深层次不可压缩创口的快速止血

“天有不测风云,人有旦夕祸福”。在日常生活当中,受伤对于每个人来说都是一件不可避免的事情。小磕小碰,不用管他,凭借人身体强大的自愈能力就可以自行恢复,但是,人的自愈能力也不是无限的,有超过30 %的创伤性死亡是源于失血过多,当超出人自愈能力的时候,就需要止血材料的帮助了。现在对于表层的止血材料,人们做了诸多的研究,开发出戊二醛交联蛋白,纤维蛋白绷带等高效止血材料。但是对于深层次的止血材料,人们研究较少。在武侠剧中,受内伤的高手,通过点穴即可快速止血,这个美好的愿景有望在不久实现。西安交通大学的郭宝林教授课题组就开发了一种新型止血材料。

近日,郭宝林教授课题组对于深层次不可压缩止血材料又有了新的研究进展,利用明胶和多巴胺在低温条件下聚合制备了一系列可生物降解的互穿聚合物网络(IPN),实现了干式低温凝胶止血。相关研究以“Degradable Gelatin-Based IPN Cryogel Hemostat for Rapidly Stopping Deep Noncompressible Hemorrhage and Simultaneously Improving Wound Healing”发表于世界知名期刊《Chemistry of Materials》。

西交大郭保林《CM》:可降解的凝胶止血剂,深层次不可压缩创口的快速止血
针对不同出血部位的明胶/盐酸多巴胺晶胶介质固化成型示意图

 

在临床实践过程中,出血部位并不总是位于表皮部位,有时也会发生在内脏,股动脉等深层次的部位,这些部位的出血过程就难以利用以往的压迫止血方式进行止血,大都利用外科手术的方式,给患者造成极大的伤害,并且有时还需要止血设备的取出,造成创口面的反复开合,不利于愈合过程。在此开发了一种新可降解止血凝胶。凝胶的制备过程中,首先利用高碘酸钠将多巴胺氧化,经氧化后的多巴胺可自聚形成低聚物。而后向其中加入EDC/NHS和明胶,利用酰胺化反应,形成具有互穿网络的凝胶结构。这种凝胶具有良好的机械性能以及可循环压缩的性能。

西交大郭保林《CM》:可降解的凝胶止血剂,深层次不可压缩创口的快速止血
晶胶介质的机械性能,可压缩性及形状恢复能力

 

晶胶介质具有互穿的大孔结构,使它能够迅速吸收大量的自由水。因此,形状固定的干燥晶胶介质可以快速从血液中汲取血浆,浓缩凝血因子,实现快速止血。此外,晶胶介质还可以吸收过量的伤口渗出液,降低感染风险,促进伤口恢复。通过调节其中多巴胺与明胶的组成,其膨胀比可以达到30至40倍,明胶含量越高膨胀比越大。在以往的大孔凝胶中,抗压缩强度都比较低,但是由于此种凝胶中多巴胺的加入,显著的提高了其机械强度。经过10个压缩膨胀循环,凝胶仍然可以保持原有的形状。能实现这种高性能的主要原因是明胶骨架之间以及明胶与多巴胺之间形成共价键交联的互传网络大孔结构。

西交大郭保林《CM》:可降解的凝胶止血剂,深层次不可压缩创口的快速止血
晶胶介质进行深层不可压缩出血的体内止血性能

 

对于狭窄部位和内部(例如战场上小口径枪伤)的不可压缩出血,传统止血材料往往效果不。研究者利用这种止血材料,首先进行了活体兔子肝部止血实验,在肝部打一直径为10 mm的孔,进行止血实验发现在凝胶(12 mm)略大于创口,GT25/DA8的条件下,止血速度最快,仅需要83 s,失血1.2 g,相对于自然状态下,失血18 g,止血时间18 min以上,有了极大的提高。在猪的动脉破裂止血试验中,这种新型凝胶也取得了较好的结果。这种新型止血凝胶,仅需要5.8 min,198 ml的失血就可以止住创口的流血,相对于PVA海绵678 ml,23 min的止血性能有了极大的提升。

在本研究中,研究者利用明胶与多巴胺利用共价交联制备了一种具有互传网络的大孔凝胶,使其具有良好可压缩性能的同时具有了良好的机械性能。而后将这一凝胶应用于难以按压部位的止血当中,取得了较好的成果,相对于其他方式都有了数倍的提高。并且这种凝胶具有良好的生物相容性和生物降解性能,使其可以应用于活体动物体内,基于其生物降解性能,消除了创口反复打开所带的危害。这种可生物降解,易制备,成本低,携带使用方便的新型创面敷料在快速止血、促进创面愈合等方面有着巨大的应用潜力。

全文链接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.0c02030

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