牺牲模板构筑壳聚糖蜂窝纳米纤维:可吸收止血水凝胶在多动物模型中降低失血

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摘要

面向不同急救场景开发适用的止血技术，是一项重要任务。与此同时，人们越来越关注可留置于损伤部位并在体内降解的可吸收敷料，以缩短干预操作时间。本研究采用β-环糊精聚酯（CDPE）水凝胶作为可在生理条件下降解的牺牲性大孔载体。CDPE模板可诱导形成具有印迹结构的壳聚糖蜂窝状整体材料，其中包含直径为9.2 ± 3.7 nm的高度缠结纳米纤维，从而提高壳聚糖的表面积并增强止血效率。在体内实验中，与商业可吸收止血敷料相比，负载壳聚糖的环糊精水凝胶（CDPE-Cs）显著减少失血量并缩短止血时间，同时表现出良好的生物相容性。该水凝胶以生理条件下相对温和的方式降低组织损伤情境中的失血，显示出较好的止血应用潜力。

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文章亮点

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内容

一、为什么需要“可留置、可吸收”的止血材料

创伤或外科操作中的持续出血要求止血材料能够快速接触血液、促进血细胞聚集并形成稳定血凝块。传统纱布依赖机械压迫和吸液，止血后通常需要取出；若材料与新生凝块黏连，二次移除还可能再次诱发出血。

壳聚糖具有正电荷、抗菌性和较好的局部止血能力，但粉体容易团聚，且常需要酸性条件才能重新溶解。研究的关键问题不是证明壳聚糖“能止血”，而是如何把壳聚糖组织成高比表面积、易操作且能够随载体降解的整体敷料。

二、牺牲模板：先形成可操作水凝胶，再释放壳聚糖网络

研究以β-环糊精和二酸酐构建含酯键的CDPE多孔水凝胶。该网络在壳聚糖溶液中保持完整，使壳聚糖逐步进入孔隙；在碱性条件下去除CDPE后，可得到独立的壳聚糖整体材料。

三、蜂窝状纳米纤维网络提高有效接触面积

SEM显示，空白CDPE具有复杂大孔结构；装载壳聚糖并去除牺牲模板后，得到具有蜂窝状孔腔的壳聚糖整体垫片。孔腔内部并非平滑膜，而是由高密度、相互缠结的纳米纤维构成。

统计结果显示纳米纤维平均直径为9.2 ± 3.7 nm。研究认为，纳米尺度纤维和宏观孔腔的组合有助于提高血液进入材料后的界面接触，并增强壳聚糖与血小板、红细胞及凝血相关组分之间的作用。

四、多动物模型：缩短止血时间并降低失血量

作者在大鼠、肝素化兔和猪的标准化肝脏穿孔模型中，将CDPE-Cs与普通纱布、Curaspon®、Surgicel®及空白CDPE进行比较。普通纱布在600 s观察结束时仍未完全止血；CDPE-Cs在三种动物模型中均表现出较短的止血时间和较低的失血量。

在大鼠和兔模型中，CDPE-Cs相较两种商业可吸收材料的多项比较达到统计学显著；在猪模型中，相较Surgicel®和空白CDPE的改善更明确，与Curaspon®相比趋势有利但部分指标未达到显著。肝素化兔实验还显示，CDPE-Cs组能够较好维持平均动脉压。

五、材料为何能够止血：结构、界面与原位降解协同

壳聚糖的阳离子特征可促进其与带负电荷的细胞膜和血液组分接触；纳米纤维结构进一步提高单位质量材料的有效表面积。CDPE水凝胶则提供可剪裁、可贴合的宏观载体，使材料能够被放置在不规则组织缺损中。

因此，该体系并不是依赖单一凝血因子，而是通过“宏观多孔载体—纳米纤维界面—血液组分富集”共同加快局部血凝块形成。随后，CDPE酯键水解，壳聚糖网络也可逐步被生理环境处理，从而减少再次取出的需要。

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研究意义

把壳聚糖止血效应转化为可操作的整体材料。

该工作将可降解多孔模板与壳聚糖纳米组装结合，使壳聚糖从易团聚的粉体转化为可直接植入创面的复合水凝胶。其价值在于同时处理了止血效率、材料操作性和术后移除三项问题。

从材料设计角度看，“牺牲模板形成纳米界面、载体随后降解”的思路还可拓展至其他天然多糖、药物或生物活性组分的局部递送与组织修复。

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