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器官損傷的發生，尤其是主動脈破裂和心臟止血，很容易導致人體大出血，全世界30%以上的創傷性死亡是由失血過多引起的。目前，外科縫合、紗布包紮和電凝被認為是臨床手術中常用的止血方法，但由於止血效率有限、技術操作繁瑣、嚴重炎症反應和繼發性組織損傷，所有這些方法都只適用於靜脈出血的情況，在動脈和內臟大劑量出血的情況下實現快速止血仍然是臨床的迫切需求。

福州大學楊黃浩教授、張進副教授團隊，首次提出了一種受貽貝和藤壺膠蛋白啟發的雙仿生水凝膠。得益於豐富的酚羥基、堅韌的耗散基質、界面水的去除以及酚醌的動態氧化還原平衡，該多網絡水凝膠實現了可重複的、穩健的濕組織粘附性（151.40±1.50 kPa），快速多模式的自愈能力，以及對革蘭氏陽性/陰性細菌的優異抗菌性能。對於心臟穿透孔和股動脈損傷的兔/豬模型，雙仿生生物粘合劑的止血效率優於市售紗布。當與商業止血海綿相結合，可加速傷口癒合，表現出在戰場環境中治療深部傷口出血的巨大潛力。該研究以題為「Mussel- andBarnacle Cement Proteins-Inspired Dual-Bionic Bioadhesive with RepeatableWet-Tissue Adhesion, Multimodal Self-Healing, and Antibacterial Capability forNonpressing Hemostasis and Promoted Wound Healing」發表在《Advanced Functional Materials》上。

【水凝膠的設計】

從貽貝足蛋白中提取了L-3,4-二羥基苯丙氨酸（L-DOPA），其鄰苯二酚側鏈能夠與各種基質形成不同類型的化學相互作用和交聯。殼聚糖（CS）的內源性止血效率與單寧酸（TA）的傷口封閉功能相結合，在促進紅細胞聚集和實現快速止血方面發揮協同作用。合成了鄰苯二酚結合殼聚糖（C-CHI）作為新型止血材料體系的主要組分，並將有抗菌作用的銀納米顆粒（NPs）和脫細胞細胞外基質（dECM）分別進一步引入雙仿生C-CHI/TA/SF（C-CTS）水凝膠中得到C-CTS/SA-Ag/dECM複合水凝膠。

圖1：水凝膠的製備與機械性能表徵

【水凝膠的可重複濕組織粘附性能】

從基質上進行宏觀剝離實驗，觀察到水凝膠在界面處產生明顯的剝離滯後。進一步在空氣和水下測試水凝膠的粘附性能，發現水凝膠能緊緊粘附在豬皮膚組織、橡膠、玻璃和金屬等各種材料表面上。在持續流動的水中，水凝膠可以緊緊粘附在聚苯乙烯盤上60秒，而在豬皮上可以保持30天。C-CTS/SA-Ag和C-CTS/SA-Ag/dECM水凝膠的粘附強度分別為125.86±7.33和97.33±4.36kpa；在重複15次粘附-脫附處理後，這些值仍然保持在約25.53±2.33和22.76±2.24 kPa的水平，明顯高於C-CTS水凝膠。

圖2：水凝膠的可重複濕組織粘合性能

【水凝膠的自愈行為】

水凝膠具有動態靜電相互作用和可逆氫鍵，這使得它們具有理想的自愈行為。將完整的水凝膠粘附在手指上，彎曲手指將水凝膠分為兩段；兩塊水凝膠接觸40秒後，斷裂的水凝膠癒合，並呈現出一定的機械性能，以抵抗手指彎曲造成的變形而不會斷裂。同時，將一個完整的水凝膠樣品切成兩半，80°C下接觸7分鐘內能再次結合成一個完整的水凝膠。進行拉伸應力-應變測試，結果顯示，加熱固化的C-CTS、C-CTS/SA-Ag和C-CTS/SA-Ag/dECM水凝膠的平均拉伸強度分別為153.09±18.60、328.72±29.19和275.93±19.77 kPa。

圖3：水凝膠的自癒合特性

【水凝膠的體外止血和生物相容性】

理想的止血敷料應該能夠刺激受傷組織中血小板的聚集，並促進血栓的形成。與定性結果一致，空白對照、C-CTS、C-CTS/SA-Ag和C-CTS/SA-Ag/dECM水凝膠的凝血指數值在試驗期間呈下降趨勢，這表明水凝膠具有良好的凝血性能。通過SEM觀察到大量盤狀形態正常的紅細胞粘附在水凝膠表面，同時有少量紅細胞轉移到棘球細胞和球突細胞中，表明水凝膠能很好地捕獲和激活紅細胞，但不影響其生理狀態。將LO2細胞與水凝膠共培養，7d後，大多數細胞生長良好。

圖4：水凝膠的體外止血和生物相容性

【水凝膠在兔出血模型中的體內止血性能】

將水凝膠應用於各種出血模型。與對照組和紗布組相比，水凝膠在20秒內迅速止血。進行了兔股動脈出血實驗，模擬傷口在10秒內出現嚴重出血。立即將C-CTS/SA-Ag/dECM水凝膠直接倒入出血部位，無需使用任何止血鉗協助則可止血。去除粘合劑再觀察3分鐘後，傷口部位沒有再次出血。這證明水凝膠對股動脈損傷有良好的止血效果，並且去除水凝膠後傷口部位不會造成繼發性損傷。且比其他先前報道的止血材料具有更高的止血速度和更低的劑量。

圖5：水凝膠在兔出血模型中的止血性能評價

【小結】

綜上所述，該研究受貽貝和藤壺粘蛋白粘附機制的啟發，製備了作為一種新型止血敷料的C-CTS/SA-Ag-dECM水凝膠，在各種濕基質上都表現出超高的粘附性能。此外，該水凝膠還有着足夠的機械強度、可重複的附着力和多模式的自癒合能力。與市售紗布相比，水凝膠在所有兔或/和豬損傷模型中顯示出更好的止血能力，顯示出與外科縫線相似的高癒合效率和無疤痕的強傷口癒合能力。與商業止血海綿的結合在臨床治療致死性非壓迫性出血領域也顯示出了良好的潛力。

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