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  幾千年來人們就熟知，土可以對傷口止血。然而，為什么土會止血，相關的止血機理是什么？哪種土的止血效果最好，其安全性又如何，現代的高新技術能否揭示其中的奧秘。此外，沸石止血效果好，但是其止血過程放熱問題一直難以克服，為什么美國軍方采用高嶺土止血紗布用于戰場緊急止血？有沒有性能更高，止血效果更好，更加生物安全和價格低廉的止血粘土材料？

  近日，暨南大學化學與材料學院劉明賢教授團隊與藥學院何蓉蓉教授團隊合作，在《Chemical Engineering Journal》上發表了題為“Systematic Studies on Blood Coagulation Mechanisms of Halloysite Nanotubes-Coated PET Dressing as Superior Topical Hemostatic Agent”的研究論文。首次系統闡明了一種管狀納米粘土埃洛石的止血機制，并開發了HNTs涂覆的促凝血聚酯纖維敷料，制備出的納米創可貼可用于體內外高效出血控制。

  埃洛石（Halloysite nanotubes，HNTs）可以作為一種礦物藥，幾千年來，其優異的止血性能和體內安全性已經經過臨床病例使用驗證。然而，在科學上， HNTs礦物材料的凝血機制并未完全闡明，如何根據其獨特性能發展其實際應用也有待發現。無機類止血材料，特別是硅鋁酸鹽止血劑如沸石、高嶺土和蒙脫石，因其高效、可操作性、成本效益和最小的組織反應性而廣受歡迎。例如，作戰紗布（Combat Gauze，Z-Medica），是一種高嶺土浸漬紗布，是美國戰傷救護委員會(Committee on Tactical Combat Casualty Care）推薦的美軍的緊急止血產品。HNTs與高嶺土具有相似的化學結構，但具有獨特的中空管狀結構和高長徑比。過去研究表明，HNTs摻雜高分子可以增強材料的止血能力。例如，本工作研究者早期工作表明， HNTs-殼聚糖復合海綿具有顯著增強的凝血能力(RSC Advances, 2014,4(45): 23540-23553)。Udangawa等發現 HNTs 的平均血漿凝固時間為55s，較高嶺土更快(ACS applied materials & interfaces, 2019, 11(17): 15447-15456)。然而，HNTs止血性能與其結構/化學成分之間的關系仍尚未闡明。

  研究發現，HNTs的促凝血能力介于沸石和蒙脫土之間，約為高嶺土的2.3倍。且具有濃度依賴性。這首先是由于HNTs的超親水性和強吸水率，快速濃縮血液成分引發凝血。此外，研究人員也發現HNTs的吸水率接近沸石的吸收率（約其自身體積的80%），明顯高于蒙脫土和高嶺土。

圖1. HNTs的結構表征，促凝血能力以及血液濃縮效果。

  血液接觸帶負電荷的表面通常會激活內在凝血途徑，這也稱為“玻璃效應”。本文研究人員發現HNTs可激活內源性凝血，且效率明顯高于高嶺土。結合HNTs在幾種粘土止血材料中具有最強的負電荷性，Zeta電位約為-51.6 ± 1.6 mV，這有利于內源性凝血級聯的強烈觸發。此外，HNTs顯著誘導血小板活化與聚集，并與血小板相互作用形成初級凝塊。替羅非班（血小板GPIIb/IIIa受體拮抗劑）介導的逆轉實驗解釋了血小板和 HNTs之間的界面相互作用是GPIIb/IIIa受體途徑依賴的。

圖2. HNTs的內源性凝血途徑激活和血小板相互作用。

  無機止血材料涂覆的合成纖維敷料具有易清創、柔韌、便攜、安全、保質期長等優勢。聚酯纖維PET敷料是常用的商業敷料纖維基材，研究者開發了浸涂法HNTs-PET敷料。棒狀HNTs緊密且均勻地分布在PET纖維之間的結合界面，表明HNTs與纖維的緊密結合，并且均勻分散的HNTs不會導致纖維-纖維粘附。HNTs的負載量約為21％，這兼顧了優良的分散性與促凝血的高效性。

圖3. HNTs-PET的制備方法與表征。

圖4. HNTs-PET 的體外止血性能測試。

  體外凝血試驗顯示了HNTs涂層顯著加速了凝血進程，減少了體外血管模型的失血量。大鼠重度肝損傷，及股動靜脈大出血損傷模型結果表明，HNTs涂層縮短了止血時間，并大大降低了失血量，且止血過程不伴隨傷口的局部溫升。

圖5. HNTs-PET在大鼠肝臟和股動靜脈損傷模型的出血控制。

  此外，表皮損傷出血模型顯示，HNTs-PET敷料顯著減少了流血量，促進傷口快速閉合，且剝離力測試顯示出HNTs-PET更低的傷口黏附，從而避免了敷料更換時的二次損傷。研究發現，HNTs-PET創面敷料是無細胞毒性的，且具有低溶血率。同時，大鼠模型皮膚刺激試驗表明，24小時的皮膚接觸未觀察到明顯的皮膚刺激，如紅斑、瘙癢或腫脹。皮膚切片的 H&E染色也未發現炎癥細胞浸潤，證明HNTs涂覆具有較高安全性。

圖6. HNTs-PET在大鼠背部皮膚損傷模型中的體內止血能力。

  納米粘土HNTs作為一種新型粘土止血材料，具有多重引發的促凝血性能：(i) HNTs的超親水性和獨特的納米管狀結構，使其具有強吸水能力，從而快速濃縮血液；(ii) 表面豐富的負電荷觸發內源性凝血級聯反應；(iii) 激活血小板并與血小板聚集形成凝塊。基于以上，作者通過浸漬法制備了HNTs涂覆的聚酯纖維敷料（HNTs-PET）。HNTs涂層使敷料能夠抵抗肝臟和股動靜脈大量出血，以及表皮損傷出血。此外，HNTs-PET敷料的高促凝血性能不伴隨放熱和皮膚粘連，并具有高生物相容性。總之，這項工作通過探究HNTs與血液成分之間的相互作用，首次系統闡明了HNTs的止血機制，制備的HNTs涂層納米創可貼和高性能止血敷料可用于戰時大量出血控制及日常生活止血。

圖7. HNTs-PET敷料的止血機制示意圖。

  該文章第一作者是暨南大學化學與材料學院博士生馮悅，通訊作者為暨南大學化學與材料學院劉明賢教授和暨南大學藥學院何蓉蓉教授。

  論文鏈接：http://6852647.s21i.faiusr.com/61/ABUIABA9GAAg0eS7iQYogZCctAQ.pdf