非压缩性出血在军事和民用环境中的具有极大的挑战性。这类出血情况难以通过传统的止血方法如止血带或手动压迫来控制，因为它们无法对内脏器官等非压缩性区域的出血点施加有效的压力。这导致在这些情况下止血非常困难，死亡率较高。

因此，中山大学魏富鑫以及华南理工赵鹏超、边黎明研究团队提出了开发一种新型的超多孔止血海绵，通过温度辅助的二次网络压实（TA-2ndNC）来增强其渗透性和机械性能，实现快速止血，文章主要通过SD大鼠肝脏穿孔创伤模型、巴马猪肝脏脾脏穿透性创伤模型验证止血效果。在实现快速止血的同时，还能促进伤口愈合和组织再生，从而提高非压缩性出血治疗的成功率。

通过二次网络压实策略（TA-2ndNC）制备的壳聚糖超多孔海绵优异性能：

（1）抗微生物性能：A-spCS显示出良好的抗菌效果，能够抵抗常见的致伤口感染的细菌，如金黄色葡萄球菌（S. aureus）、大肠杆菌（E. coli）和绿脓杆菌（P. aeruginosa）。这种抗菌能力有助于减少伤口感染的风险，促进愈合过程。    

（2）生物相容性：A-spCS在体外细胞实验中表现出了良好的生物相容性，对细胞无毒性，能够支持细胞的粘附和生长。

（3）原位组织再生和整合：A-spCS在体内能够作为支架，引导受损组织的再生，并与周围组织良好整合，有助于恢复器官的结构和功能。

（4）快速吸收和形状恢复：A-spCS能够迅速吸收血液，快速恢复其原始形状，为伤口提供即时的物理屏障，有效阻止出血。

（5）机械强度和耐久性：A-spCS在经过多次循环压缩后仍能保持其结构的完整性和功能，显示出优异的机械强度和耐久性。

1.主要内容：

通过TA-2ndNC策略，首先将相分离的壳聚糖溶液冷却至最佳预冻干温度（Tpfd）0°C，然后进行冷冻干燥，制备出具有高连通孔隙结构的超多孔壳聚糖海绵。    

图1 温度辅助的二次网络压实制备大孔壳聚糖海绵(spCS)       

超多孔止血海绵（spCS/A-spCS）在吸水或血液后恢复了它们的圆形孔结构，并且在吸收水分/血液后能够实现完全的形状恢复，这可以归因于温度辅助的二次网络压实诱导的高度互联的超多孔网络。通过分析了随时间变化的水和血液吸收动态曲线。与CS、pCS和epCS相比，spCS和A-spCS的最大水/血液吸收容量和吸收速率显著更高。相反，CS和pCS由于其有限的孔隙率和孔径，阻碍了水和高粘度血液的渗透。由于epCS的相互连接的孔结构，压缩后的epCS表现出比CS和pCS更高的液体吸收率。然而，epCS的液体吸收容量显著低于pCS，这可以归因于压缩后网络结构的损伤和最终孔隙率的减少，因为缺乏形状恢复能力。证明高度互联的多孔结构和良好的抗疲劳形状恢复对于实现快速液体吸收和进一步有效止血是不可或缺的。    

止血海绵在形状恢复后的机械强度和抗疲劳能力是提供稳定且强大的物理止血屏障以对周围组织施加压力的其他重要因素。spCS和A-spCS海绵经过100次应力-应变测试以评估其抗疲劳能力。海绵每个周期被压缩到85%的应变。结果表明，spCS和A-spCS仍然保留了超过95%的最大应力，表明具有最佳网络重组的海绵具有抗疲劳能力。通过与市售明胶海绵在85%压缩和形状固定状态下吸收液体后spCS仍然可以承受123.72/32.76 kPa的压缩压力，显著高于市售明胶海绵。spCS其中高度互联的超多孔结构有助于快速形状恢复，而物理交联的重排增强了网络结构的抗疲劳能力。

图2 超多孔壳聚糖海绵(spCS)的液体渗透性和力学性能评估

测试了多种止血材料的凝血效果、血细胞粘附能力，包括普通纱布、明胶海绵（Gelatin Sponge, GS）、两种商业止血剂（CELOX和CELOX-E）、未处理的壳聚糖海绵（CS）、多孔壳聚糖海绵（pCS）、超多孔壳聚糖海绵（spCS）以及烷基化超多孔壳聚糖海绵（A-spCS）。实验数据表明，A-spCS显示出最低的BCI值，表明其具有最佳的促凝血性能。在血细胞粘附能力测试中，A-spCS同样展现出最高的红细胞和血小板粘附率，这意味着它能够有效地促进血液成分在伤口处的集中和激活，从而加速凝血过程。  

图3 各种止血材料的凝血作用及血细胞黏附能力

在巴马猪的脾脏和肝脏上直径为18毫米的穿透性创伤模型，未处理的伤口持续出血超过四分钟，而A-spCS在肝脏止血中仅在30秒内就有效地止住了出血。与使用商业粉末止血剂（CELOX）治疗的组相比，A-spCS在猪脾脏伤口中表现出更优越的止血能力（13.43 ± 7.79g与44.435 ± 4.95g，P = 0.0301，95% CI = 3.388至52.93）。同样，与CELOX粉末相比，A-spCS在控制猪肝脏伤口出血方面表现出显著的效果。主要归因于A-spCS的高度互联的超多孔网络结构、强大的机械性能以及烷基化作用，这些特性促进了快速的血液吸收，从而迅速恢复其形状，对伤口表面施加足够的压力，并增强了促凝血效果，最终触发了一系列止血反应并形成血凝块。 

图4 烷基化超多孔壳聚糖海绵(A-spCS)在巴马小型猪体内的止血效果

2.全文总结

本文报道了一种通过温度辅助的二次网络压实策略制备的止血海绵，用于治疗非压缩性出血并随后促进组织再生。所得到的A-spCS海绵具有高度互联的超多孔结构、强大的机械性能、促凝血特性、良好的生物相容性和抗菌性能，能够快速吸收大量血液并完全恢复形状，从而在非压缩性SD大鼠和猪器官损伤模型中实现高效止血，其止血效果优于商业纱布、明胶海绵、壳聚糖粉末和壳聚糖纱布。此外，体内保留的A-spCS可以进一步促进细胞迁移、血管再生，并引导组织原位再生和整合，从而减少移除止血剂时二次出血的可能性。总体而言，A-spCS海绵快速止血和原位引导组织修复的能力使其具有作为解决非压缩性伤口的紧急止血剂的临床应用潜力。   

文章来源：https://www.nature.com/articles/s41467-024-49578-2