中南大学张毅《自然·通讯》：2分钟快速止血！基于纳米粘土的止血绷带

急性出血是全球最大的死亡原因之一，是军事冲突、交通事故和外科手术等事故中的一个主要问题。在院前护理中实现快速有效的止血对于挽救大量出血的生命至关重要。理想的止血材料应具备安全、高效、方便、经济等特点，但目前为止生产同时具备这些特点的止血材料仍然具有挑战性。因此，必须设计和开发所需的止血材料，以实现体内和体外大出血的快速止血，从而降低因过度出血导致的高死亡率。

中南大学张毅副教授等人将纳米粘土颗粒复合到聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 电纺纤维中，报道了一种快速有效的基于纳米粘土的止血材料，并且其止血效果已达到了商业产品的“护理标准”。与大多数其他纳米粘土电纺膜和粘土基止血剂相比，所报道的含有60 wt%高岭石的纳米粘土电纺膜在体外和体内显示出更好、更快的止血性能，并具有良好的生物相容性，这得益于其丰富的止血功能位点、坚固又蓬松的骨架结构以及亲水表面。基于该纳米粘土电纺膜的止血材料可在事故现场、临床医学中发挥巨大的潜力，为开发用于急性止血的止血绷带提供了一种新策略。该研究以题为“Robust hemostatic bandages based on nanoclay electrospun membranes”的论文发表在《nature communications》上。

【止血膜的制备及特性】

作者分别将几种具有层状铝硅酸盐结构的片状高岭石、管状埃洛石和棒状坡缕石结合到PVP电纺纤维中，制备得到了一系列基于纳米粘土的止血材料。PVP纤维为粘土颗粒提供了坚固的骨架结构，而粘土颗粒通过与纤维的分子间相互作用来稳定骨架并调节PVP纤维的自发收缩和降解。这种坚固又蓬松的3D网络结构具有高效吸收伤口渗出液的能力，以避免细菌感染并促进愈合（图2a）。在高岭石电纺膜中，大多数高岭石颗粒负载在具有大而均匀直径的纤维中，其片状结构部分暴露在纤维表面（图2c、d)，这对于血液接触和加速凝血至关重要。因此，所获得的基于纳米粘土的电纺膜可作为快速止血绷带，在急性止血应用中表现出巨大的潜力。

图1止血膜的制备、表面形态和特性

图2止血膜的内部形态、相互作用和分散特性

【止血膜的体外凝血性能】

该具有高渗透性和柔韧性的纳米粘土电纺膜能够完美贴合皮肤（图3b），并具有良好的透气性，可加速伤口愈合。作者通过体外凝血试验和血液吸收能力来评估其止血能力（图 3c）。结果表明，基于高岭石的电纺膜可以在 2-5 分钟内促进血液渗透并凝血，而血液在空白的PVP膜中难以被吸收。此外，经PVP膜处理后的凝块呈逐渐溶血状态（图3c），这说明普通的PVP膜凝血不良，没有体外凝血能力。而经粘土电纺膜处理后的凝块在120 min后呈现稳定状态，且几乎不溶血。这种具有2D多层结构和3D网状结构的纳米粘土电纺膜有助于限制血液的流动。当血液与止血膜上的活性颗粒充分接触时，止血膜可以加速血液成分的聚集并对其进行捕获，从而激活凝血过程（图 3e）。

图3止血膜的体外收缩和凝血特性

【止血膜的体内止血性能】

作者通过小鼠实验进一步研究了纳米粘土电纺膜的紧急止血性能。当小鼠肝脏和脾脏出现伤口时，在没有止血材料处理的情况下，出血时间都超过300 s。相比于普通医用纱布（肝：164 s；脾：201 s）和PVP膜（肝：144；脾：227 s)，经高岭石电纺膜处理后的止血效果最佳（肝脏：86 s；脾脏：102 s），证明该止血材料可以有效提高内脏控制出血的能力（图 4a）。此外，失血量是评价止血能力的关键指标，作者通过评估止血后敷料的重量来研究其体内止血能力。在肝脏模型中，止血后的高岭石电纺膜敷料的重量为33 mg（初始重量20 mg），明显优于市售止血产品（ClG：40 mg， CoG：46 mg），这进一步证明了纳米粘土电纺膜的快速止血能力（图 4c）。

图4体内止血研究

总结：作者开发了一系列可设计的纳米粘土电纺膜，具有直接用作急性止血绷带的潜力。该膜具有丰富的止血功能位点、坚固的骨架结构和亲水性表面，在止血时间、止血效果和失血量方面具有优异的综合性能。高度亲水的止血膜通过快速聚集血液成分、激活血小板和触发内在凝血途径来促进血液凝固。这些结果表明，该具有高生物安全性的纳米粘土电纺膜是在事故现场、临床医学中用于急性止血的优秀、有前途的候选材料。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-021-26237-4

来源：高分子科学前沿

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