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西交大郭宝林教授一作兼通讯！Nature系列综述：止血材料最新进展

花匠小妙招
2024-11-04 14:51

伤口是最常见的健康问题之一，伤口护理和愈合的成本在过去十年中持续增加。伤口愈合的第一步是止血，近年来已经开发了一些有助于伤口愈合的止血材料，它们通常由不同的活性成分和各种形式组成。虽然开发止血材料的最初目标是止血，但进一步的发展已经产生了既能促进更有效止血又表现出其他有吸引力的伤口愈合特性的材料，包括抗菌特性、生物降解性、促进血管生成的能力以及促进组织再生的能力。理想的伤口愈合止血材料是通过对这些成分进行化学改性或加工成某种形式而获得的。它们不仅能迅速控制出血，易于加工或生物降解，适用于不同类型的伤口，而且具有生物相容性、无细胞毒性以及在储存过程中具有长期稳定性。

鉴于此，西安交通大学的郭保林教授课题组在国际顶级期刊《Nature Reviews Chemistry》上发表了题为“Haemostatic materials for wound healing applications”的综述文章。在这篇综述中作者探索了用于伤口愈合的止血材料，重点关注材料的化学性质以及它们促进止血和伤口愈合的过程（图1）。开发止血材料时要考虑的两个主要因素是活性化学成分和材料形式。该综述将止血材料中的活性成分归为四类：天然聚合物、合成聚合物、硅基材料和含金属材料，并讨论了过去10年在化学修饰这些成分方面取得的进展并指出了未来的趋势。此外，不同形式的止血材料（海绵、水凝胶、纳米纤维和颗粒）被描述并突出了它们的优缺点。最后，提出了开发用于伤口愈合的止血材料的主要挑战和未来方向。

图1止血材料的活性成分、伤口愈合的阶段以及止血材料的形式

止血和伤口愈合的生理机制

止血和伤口愈合的生理机制伤口愈合涉及四个重叠的阶段：止血、炎症、增殖和重塑。止血是通过形成血凝块来止血的过程，并且通过具有两个主要阶段的机制发生（图2）。当停止血流时，止血成分在伤口愈合中的作用并没有结束。血凝块主要由血小板和纤维蛋白组成，它们代表了一种可行的、动态的蛋白质和细胞基质，不仅有助于止血，而且还充当传入炎症细胞、成纤维细胞和生长因子的临时晶格。因此，如果能够在不造成二次损伤的情况下去除止血材料，则剩余的血凝块可以进一步促进伤口修复。

图2初级和次级止血机制

止血材料的活性成分

止血材料中使用的各种活性成分具有不同的止血功能。例如，壳聚糖——最广泛使用的止血成分——通过聚集红细胞、刺激血小板、激活止血相关通路和促进凝块形成来促进止血。硅基材料，如高岭土或沸石，具有可以吸收血液和促进凝血的介孔结构。止血材料是通过对这些成分进行化学改性或加工成某种形式而获得的。然而，开发在不影响其止血行为的情况下赋予活性成分更有用的特性以促进伤口愈合的方法仍然是一个挑战。

止血材料的形式

止血材料的形式将促进止血的化合物制成合适的形式可以增强止血效果。止血材料的形式各有优点和局限性。海绵一旦涂抹在止血部位，就能迅速有效地吸收血液，并在止血的初级阶段通过帮助血细胞聚集来浓缩血液并促进凝块的形成。但良好的吸收性也使去除变得困难。水凝胶主要用作粘合剂，良好的附着力有助于密封伤口和止血。但局限性包括残留官能团的毒性和去除过程中的困难。纳米纤维有助于捕获血小板和凝血因子以产生纤维蛋白纤维和凝块。但纳米纤维由于吸收性差，不适合过度出血。颗粒适用于较深且形状不规则的伤口。然而，它们在进入循环系统时可能会导致血栓形成。虽然混合止血材料的开发还处于初级阶段，但通过这种方式可以产生更有效和多功能的止血材料。

结论与展望

在过去的20年中，人们对可以促进止血和伤口愈合的成分进行了深入研究，从而确定了新的活性成分并深入了解了它们止血的机制。在这些成分中，多糖类的应用最为广泛，其中壳聚糖在控制出血方面最受关注。虽然各种形式的止血材料已经被开发出来，但目前大多数止血材料的合成路线复杂且耗时。此外，这些已经开发出的多种类型的止血材料，只有少数达到了临床试验开发阶段。一个潜在的卓有成效的研究方向是设计参与或促进生理止血过程的止血材料。

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来源：高分子科学前沿

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