【超級“膠水” 化毒為藥】在院前急救及手術中,快速有效地止血能極大提升患者的救治效率。例如在死亡率較高的彌漫性創傷和大出血中,能否快速封閉大量出血組織是性命攸關的大事。

近日,陸軍軍醫大學西南醫院燒傷研究所所長羅高興教授、詹日興副教授與加拿大曼尼托巴大學學者Malcolm Xing合作,將一種特殊的凝血酶HC引入明膠—甲基丙烯酸凝膠(GelMA)中,開發了一款基於蛇毒提取物的超級止血膠(HAD),它能像“膠水”一樣,通過凃抹方式實現快速止血和組織封閉。相關成果http://t.cn/A6fDKUfQ 已在《科學進展》上發表。

發現蛇毒新用途

“快速有效地止血能極大提升患者的救治效率,也有利於患者的後期康復。”陸軍軍醫大學西南醫院全軍燒傷所所長羅高興告訴《中國科學報》。

但現有的臨床生物粘合劑,如纖維蛋白膠的粘附強度,會受到持續的組織張力和血液的影響而下降,不利於發揮其止血性能。明膠雖然能夠加速血凝塊形成,具備一定的止血作用,但對較大血管性出血的止血作用有限。

在不斷探索與嘗試中,研究人員發現一種產於南美洲的頂級毒蛇——矛頭蝮蛇的毒液中有種特殊的凝血酶HC,可用於制備生物組織止血膠。

“矛頭蝮蛇提取物中的血凝酶HC能在創口處迅速地將纖維蛋白原轉化為纖維蛋白,協同GelMA實現快速止血和組織封閉。”陸軍軍醫大學西南醫院燒傷科副主任醫師詹日興對《中國科學報》說。

“其止血機理可分為三個階段。”詹日興說,“HAD基於GelMA和HC的協同作用,實現對組織的高效止血和強力粘附。”

首先,HAD前體溶液滲透到組織界面,聚合後在組織內纏結成互鎖結構並促進血小板聚集和活化。同時,血凝酶HC迅速裂解纖維蛋白原,釋放纖維蛋白原A並生成纖維蛋白。最後凝塊收縮,血小板的偽足結合於纖維蛋白索上並促使凝塊收縮,從而形成機械穩定的物理屏障以實現完全止血。

“我們在研究中使用的凝膠濃度為20%(w/v),是一種具備可注射性的凝膠,通過快速原位交聯實現組織快速止血粘附。”詹日興說,“這種原位交聯型膠粘劑已被廣汎認可。‘HAD膠水’的優勢在於可通過調節HAD的濃度和溫度,獲得不同性狀的生物膠水。因此,在實際應用中,我們可通過調控HAD的濃度和溫度來滿足不同組織器官的特定需要。”

從幾分鐘至幾十秒

水凝膠的粘合強度是用來評估粘合劑和組織界面相互作用的重要參數。與目前常用的醫用粘合劑纖維蛋白膠相比,這種止血“膠水”表現出優異的機械性能,無論是搭接剪切強度還是粘合強度均優於市售的纖維蛋白膠。

實驗表明,在沒有任何幹預的情況下,血液的凝固時間一般是五六分鐘。纖維蛋白膠的凝血時間為1.29±0.13分鐘。凝血酶HC通過將纖維蛋白原轉化為纖維蛋白來加速凝血,從而使HAD的凝血時間降至0.76±0.05分鐘。

這種超級“膠水”可通過激光筆甚至是智能手機手電筒的照射實現快速交聯,實現了凝血時間從幾分鐘降至幾十秒,大幅減少失血量,且表現出強大的傷口愈合能力。

在鼠斷尾止血模型中,實驗會對多種組織造成損傷,包括皮膚、骨骼、結締組織以及三條大血管(一條中央動脈和兩條側靜脈)。研究人員在鼠尾切除後,將 20微升HAD凝膠前體溶液在可見光照射下敷於傷口處60秒。由於光交聯凝膠的存在,只出現了少量出血,而空白對照組的出血量高達178.66±31.45毫克。纖維蛋白膠組的止血時間需要0.86±0.11 分鐘,失血量為78.65±7.58 毫克,而HAD 僅需要 0.57 ± 0.11 分鐘,失血量僅為39.62±7.13毫克。此外,HAD止血膠在應對大鼠表皮創口以及高死亡率彌漫性大出血和動脈出血等方面也表現優異。

實驗表明,含有蛇毒提取物的HAD在肝臟切口(約45秒止血) 和鼠尾離斷(約34 秒止血)上,均實現了瞬間止血,分別減少了79% 和 78% 的失血量。HAD在密封嚴重受損的肝臟和腹主動脈方面也很有效。HAD結合了止血劑和粘合劑的雙重作用,在組織損傷修複中具有巨大潛力。

“HAD的機械性能優異,粘合強度高、組織結合良好,可抵抗大量出血和外部衝洗。”詹日興說,“HAD膠水表現出臨床應用的巨大潛力,尤其是在重大車禍、戰傷等緊急情況下。”

止血愈合一步到位

“相比於傳統的止血方式,HAD止血的優勢在於可以一步到位地實現快速止血與傷口吻合。”羅高興說,“而選擇如紗布按壓等傳統方式的話,則要涉及到止血後去除紗布帶來的二次傷害,以及後續縫合的麻煩。”

此外,該系統的另一個優點是聚合物鏈可以滲透到組織界面,在光致凝膠化後,HAD與組織牢固結合。因此,HAD同時具備負載生長因子以及抗菌藥物等方面的潛力。

“現有HC血凝酶提取及合成技術成熟,使得這種超級‘膠水’的制備工藝簡易,且成本低廉。”詹日興說,“這種‘膠水’對光線的要求不高,普通光源也能激發效果。在遇到大出血緊急情況時,醫護人員或傷員可以通過簡單地擠壓凃抹,並利用普通可見光照射來使生物膠水生效。”http://t.cn/A6fDajWC

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