于樂(lè)軍 劉晨光

（中國(guó)海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院，青島266001）

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年有約400多萬(wàn)人在手術(shù)后死亡。而術(shù)后并發(fā)癥，比如出血和感染，是造成術(shù)后死亡的主要原因。術(shù)后出血一直是最常見(jiàn)的手術(shù)并發(fā)癥，約占所有手術(shù)的25%［1］。出血容易引起血液動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定、累積失血量增加、輸血次數(shù)增加，并可能引發(fā)手術(shù)可視化障礙而延長(zhǎng)手術(shù)時(shí)間，引起致命感染風(fēng)險(xiǎn)，加重患者醫(yī)療保健費(fèi)用的付出［2-4］。不可控術(shù)后出血增加還可引起被手術(shù)者酸中毒和體溫過(guò)低，從而導(dǎo)致凝血功能障礙（致死性三聯(lián)癥）［1］。更重要的是，它可造成死亡率從0.1%增加到20%［5］。因此，及時(shí)有效的止血是降低術(shù)后死亡風(fēng)險(xiǎn)及提高術(shù)后康復(fù)的關(guān)鍵。

目前，術(shù)后止血通常采用直接加壓、縫扎、使用止血繃帶或止血帶、電凝等傳統(tǒng)止血方法。直接加壓是止血最簡(jiǎn)單的方法，壓力降低血流速度，隨后血小板聚集并開始凝血過(guò)程；止血帶在阻止肢體出血方面可以產(chǎn)生極好的效果，而在可壓迫的交界區(qū)域，可能需要使用對(duì)傷口有直接壓力的止血紗布［6］。電凝法已經(jīng)有超過(guò)80 多年的歷史，其基本原理是利用電流給局部組織加熱而導(dǎo)致熱凝固止血。雖然目前這些傳統(tǒng)的止血方法仍然在臨床上應(yīng)用，但是，這些傳統(tǒng)手術(shù)止血方法會(huì)造成直接肌肉和神經(jīng)組織損傷、將異物引入傷口、引發(fā)術(shù)后并發(fā)癥、并浪費(fèi)寶貴的麻醉時(shí)間［7］。因此，研究開發(fā)高效且能快速止血的優(yōu)異止血材料成為更加重要的止血選擇。

首先，理想的局部止血材料應(yīng)該具有以下性質(zhì)［1，7］：良好的黏附性，創(chuàng)面處理時(shí)間短，止血效果好，手術(shù)期間或術(shù)后一段時(shí)間材料相對(duì)穩(wěn)定，不分解，且成本低廉，制備時(shí)間短，易于保存且使用便捷，具有靈活的遞送方式（比如噴霧）和即時(shí)性。

目前，國(guó)內(nèi)外研究根據(jù)材質(zhì)一般可將止血材料分為3大類：無(wú)機(jī)類止血材料、合成類止血材料與生物衍生止血材料。無(wú)機(jī)類止血材料主要包括沸石（zeolite） 、 高 嶺 土 （kaolin） 、 蒙 脫 土（montmorillonite）等，其主要通過(guò)分子篩作用吸附血液中大量的水分，進(jìn)而加快血凝塊的形成。無(wú)機(jī)類止血材料的代表是被美國(guó)食品和藥品管理局（FDA）批準(zhǔn)的沸石止血材料QuikClot，已被應(yīng)用于美國(guó)軍隊(duì)中，在阿伊戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了巨大的作用，主要用在危及生命的傷害中止血，但其不可降解性和放熱性的特征限制了其臨床應(yīng)用［8］。合成類止血材料多為醫(yī)用黏合劑，主要包括氰基丙烯酸酯類組織膠、聚乙二醇類凝膠等，這類止血材料不具有任何內(nèi)源性止血功能，主要通過(guò)在傷口部位發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)或快速聚合，達(dá)到迅速黏合與封閉創(chuàng)傷組織的目的。這種材料雖然對(duì)創(chuàng)面形成臨時(shí)性保護(hù)和止血，其缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的：a.對(duì)創(chuàng)面無(wú)促愈合作用；b.清創(chuàng)處理不徹底極易引起創(chuàng)面膿性感染，給患者帶來(lái)新的痛苦并使病情綿延。生物衍生止血材料又可分為蛋白質(zhì)類止血材料和多糖類止血材料兩大類（圖1）。蛋白質(zhì)類止血材料的主要來(lái)源包括膠原蛋白、明膠、纖維蛋白原等。多糖類止血材料的主要來(lái)源包括纖維素、淀粉、海藻酸、殼聚糖以及其他多糖類物質(zhì)。生物衍生止血材料由于其無(wú)毒性、良好的生物相容性、生物可降解性以及促凝血活性越來(lái)越受到專家學(xué)者的重視，其應(yīng)用前景非常廣闊。

本文就上述生物衍生止血材料的結(jié)構(gòu)、止血機(jī)理進(jìn)行綜述，同時(shí)還綜述了近年來(lái)有關(guān)上述生物衍生止血材料的研究進(jìn)展情況，并對(duì)它們?cè)谥寡獞?yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了相應(yīng)的討論，對(duì)未來(lái)的止血材料發(fā)展給出了相應(yīng)的建議。

Fig.1 Structure diagram of bio-derived hemostatic material圖1 生物衍生止血材料結(jié)構(gòu)圖

1 蛋白質(zhì)類止血材料

1.1 膠原蛋白（collagen）

膠原蛋白（collagen）是一種細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，來(lái)源非常豐富，可以來(lái)源于陸生哺乳動(dòng)物如牛、馬等，還可來(lái)源于水生動(dòng)物如各種魚類、海參、水母等。膠原蛋白種類很多，可用于止血材料的一般是Ⅰ型膠原蛋白。膠原蛋白具有優(yōu)異的止血活性，促進(jìn)細(xì)胞黏附和增殖，低抗原性、良好的生物相容性等生物學(xué)特性。膠原蛋白在止血過(guò)程中主要通過(guò)激活人血漿中血小板，促使血小板釋放凝血因子，從而誘導(dǎo)凝塊形成止血［9］。

目前，膠原蛋白止血材料以膠原蛋白海綿為主要存在形式，膠原蛋白海綿具有三維網(wǎng)絡(luò)立體結(jié)構(gòu)，能夠快速吸取創(chuàng)面的滲出液及血液中的水分，同時(shí)激活血小板，加快內(nèi)源性凝血，引起血小板的聚集，加速血液凝固，局部止血。有學(xué)者通過(guò)交聯(lián)劑交聯(lián)［10］、透析和自組裝［11］方法分別制備了羅非魚皮膠原蛋白海綿，并研究了這些膠原海綿的物理化學(xué)及生物學(xué)特性，微觀形貌、生物相容性和止血活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)EDC/NHS 交聯(lián)、透析和自組裝的羅非魚皮膠原蛋白海綿均具有高的孔隙率，能縮短凝血時(shí)間并且生物相容性好，可以作為優(yōu)異的臨床止血材料。但是，膠原蛋白的自組裝來(lái)源于分子間的二級(jí)鍵相互作用，導(dǎo)致膠原海綿的內(nèi)鍵較弱，力學(xué)性能較低，這極大地限制了其在生物材料中的應(yīng)用。Luo 等［12］采用乙酸水解法從中華大鯢皮膚中提取膠原蛋白，添加微纖化纖維素（MFC）增韌與京尼平的交聯(lián)，制備了復(fù)合增強(qiáng)型膠原蛋白海綿。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此復(fù)合增強(qiáng)海綿通過(guò)MFC 與膠原分子之間穩(wěn)定的化學(xué)鍵、分子間相互作用和物理增韌作用，增加了孔隙的數(shù)量、尺寸和孔隙率，改善了機(jī)械性能，縮短了凝血時(shí)間。因此可見(jiàn)，化學(xué)交聯(lián)與物理增韌相結(jié)合是增強(qiáng)膠原蛋白海綿性能，開發(fā)高強(qiáng)度止血材料的有效途徑。

膠原蛋白海綿還可以通過(guò)添加其他無(wú)機(jī)及生物材料以增強(qiáng)其止血能力。Yan 等［13］設(shè)計(jì)了一種可生物降解的膠原蛋白海綿（圖2），制備過(guò)程中加入殼聚糖/焦磷酸鈣納米花以加強(qiáng)止血（CPNFs-Col海綿）。研究結(jié)果表明，此膠原蛋白海綿具有快速吸水性，氨基基團(tuán)在表面富集以及較高的接觸表面積（952.5 m2/g）等特定性能。制備條件優(yōu)化后，此膠原蛋白海綿可激活凝血級(jí)聯(lián)的內(nèi)在途徑，誘導(dǎo)血細(xì)胞和血小板黏附，促進(jìn)血液凝固，實(shí)現(xiàn)體外和體內(nèi)出血控制。另外，此膠原蛋白海綿的生物降解性良好，3周可降解完全。因此，此膠原蛋白海綿可適用于術(shù)后治療和腹膜黏連預(yù)防，作為臨床止血材料具有良好的應(yīng)用前景。

Fig.2 Schematic illustration of the preparation process of hemostatic sponge and mechanism for its degradation［13］圖2 膠原蛋白止血海綿制備工藝及止血機(jī)理示意圖［13］

1.2 明膠（gelatin）

明膠（gelatin）是膠原三重螺旋結(jié)構(gòu)降解成單分子過(guò)程中獲得的產(chǎn)物，一般來(lái)源于動(dòng)物如豬、牛等。明膠在生理環(huán)境中具有低抗原性、生物相容性、生物降解性以及相對(duì)低廉的成本等優(yōu)異特性，故可以作為優(yōu)良的局部止血材料應(yīng)用于臨床。明膠具有強(qiáng)大的吸收性能，可以膨脹至其初始體積的兩倍以上，在局部止血過(guò)程中，可以吸收大量的血液和其他液體，它還激活血小板凝聚，作為可吸收的止血材料，用于肛門直腸、鼻出血、神經(jīng)外科、泌尿科等手術(shù)中［14］。

明膠可被制備成薄膜、粉末或海綿等多種形式的止血材料，但明膠的機(jī)械性能比較弱，且降解速率不穩(wěn)定，所以限制了其在生物醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用［15］。為了克服這一問(wèn)題，明膠常常與其他天然聚合物如殼聚糖、透明質(zhì)酸等混合，以提高其化學(xué)穩(wěn)定性和改善其生物和機(jī)械性能。Lan 等［16］將明膠和殼聚糖混合材料與單寧酸交聯(lián)，冷凍干燥得到明膠/殼聚糖復(fù)合海綿，并對(duì)其止血活性及生物降解性進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)明膠和殼聚糖比為5∶5（W∶W）時(shí)，達(dá)到最佳體外凝血指數(shù)（BCⅠ），相比于單獨(dú)的明膠和殼聚糖材料，此復(fù)合海綿在兔動(dòng)脈出血和肝模型試驗(yàn)中具有最佳的止血效果，此復(fù)合海綿體外降解性能也非常優(yōu)異。究其原因，殼聚糖含有游離的酰胺基團(tuán)，可以與明膠配位和交聯(lián)，在分子間形成天然的半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)，形成多孔結(jié)構(gòu)，從而具有更容易吸附血小板及滲出液的能力。Gu 等［17］通過(guò)超聲方法研究了明膠/殼聚糖復(fù)合納米纖維的止血活性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也同樣表明，復(fù)合纖維的止血能力明顯優(yōu)于單獨(dú)殼聚糖纖維，且能促進(jìn)傷后愈合。Hong等［18］通過(guò)光誘導(dǎo)聚合的方法制備了甲基丙烯酸酯明膠/透明質(zhì)酸-丁酰胺化水凝膠生物黏合劑（圖3），該水凝膠黏附性強(qiáng)，能快速阻止豬頸動(dòng)脈4～5 mm長(zhǎng)切口和豬心臟6 mm 直徑穿透孔的高壓出血，生物相容性好。因此，明膠與其他復(fù)合物復(fù)合后能顯著改善自身生物學(xué)性能，提高其用于局部止血材料的應(yīng)用前景。

在應(yīng)用過(guò)程中，明膠還經(jīng)常和凝血酶復(fù)合使用。目前，國(guó)外市場(chǎng)上比較成型的、研究比較多的凝血酶復(fù)合明膠止血產(chǎn)品有“Baxter”FloSeal（結(jié)合了人凝血酶的牛來(lái)源明膠，USA）、Surgiflo（結(jié)合了人凝血酶的豬來(lái)源明膠，USA）、TachoSil（結(jié)合了人纖維蛋白原和人凝血酶的馬來(lái)源明膠，USA）。這些止血材料已被應(yīng)用到各種外科手術(shù)中的各種不規(guī)則傷口出血，其在止血過(guò)程中能與組織表面緊密結(jié)合，并能促進(jìn)穩(wěn)定血凝塊的形成。

Fig.3 Constituent chemical structures and a schematic diagram illustrating the formation of the photo-triggered imine-crosslinked matrix hydrogel［18］圖3 化學(xué)結(jié)構(gòu)組成和光引發(fā)亞胺交聯(lián)基質(zhì)水凝膠形成的示意圖［18］

1.3 纖維蛋白黏合劑（fibrin sealant）

纖維蛋白黏合劑（fibrin sealant）是含有凝血酶和纖維蛋白原的雙組分復(fù)合物，一般是濃縮的纖維蛋白原溶液與凝血酶和Ca2+混合時(shí)，產(chǎn)生黏性纖維蛋白凝膠［19］。纖維蛋白密封劑可以直接由來(lái)自血庫(kù)或來(lái)自患者的血漿或血漿的冷沉淀物形成，也可以來(lái)自同源供體或合成［20］。冷沉淀或其他生物化學(xué)方法來(lái)濃縮纖維蛋白原是耗時(shí)的，并且通常需要大量的血液，且從混合的人血漿中獲得的血漿或冷沉淀物具有被血源性病原體污染的風(fēng)險(xiǎn)［21］。纖維蛋白黏合劑的主要成分包括：a.FⅠ，制造纖維蛋白聚合物的生物單體［22］；b.活化的凝血酶（因子ⅠⅠa或FⅠⅠa），催化從FⅠ形成可溶性纖維蛋白，并激活因子X(jué)ⅠⅠⅠa［23］；c.活化因子X(jué)ⅠⅠⅠ（FXⅠⅠⅠa），它將纖維蛋白聚合物與其自身交聯(lián)（使其不溶）并進(jìn)入傷口表面［24］。纖維蛋白黏合劑中，人源凝血酶的濃度決定了止血凝塊形成的速度和最終纖維蛋白黏合的拉伸強(qiáng)度，纖維蛋白原的濃度決定了纖維蛋白黏合劑的機(jī)械強(qiáng)度［25］。目前，一些臨床止血研究表明，纖維蛋白黏合劑已經(jīng)應(yīng)用于各種內(nèi)外科手術(shù)的止血，包括十二指腸潰瘍出血、外周血管手術(shù)、心臟手術(shù)、全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)等。但這些纖維蛋白黏合劑價(jià)格昂貴、且有一定的病毒污染風(fēng)險(xiǎn)，有一定的保質(zhì)期，且不可能總是按需供應(yīng)。

目前，在纖維蛋白黏合劑商業(yè)產(chǎn)品中，主要有Evicel（Ethicon，Ⅰnc；Somerville，NJ）和Tisseel（Baxter Healthcare； Deerfield， ⅠL） 兩 種［26］。Evicel是來(lái)自于人血漿的纖維蛋白黏合劑，其不含有對(duì)人身體產(chǎn)生副作用的抑肽酶，目前在美國(guó)被用作外科手術(shù)輔助止血?jiǎng)?。Tisseel主要成分是從合并的人血漿中分離的纖維蛋白原，并進(jìn)行熱滅活和/或溶劑/去污劑提取以降低病毒污染的風(fēng)險(xiǎn)。Vistaseal 是2019 年美國(guó)強(qiáng)生公司獲得FDA 許可的最新一代纖維蛋白黏合止血噴霧產(chǎn)品，用于開腹或腹腔鏡手術(shù)過(guò)程中阻止中度出血。Danker等［27］通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)隨機(jī)試驗(yàn)評(píng)估了這幾種纖維蛋白黏合劑在外周血管手術(shù)中的治療效果，結(jié)果顯示，在所有對(duì)照比較中，Vistaseal 和Evicel 顯示出實(shí)現(xiàn)快速止血的最高概率（4 min內(nèi)止血）。

2 多糖類止血材料

2.1 纖維素（cellulose）

纖維素（cellulose）是由植物或細(xì)菌產(chǎn)生的最豐富的天然存在的多糖，是由D-吡喃葡萄糖殘基通過(guò)β-（1,4）-葡糖苷鍵連接形成的中性同多糖。纖維素具有優(yōu)異的親水性、吸水能力、滲透性和抗拉強(qiáng)度，尤其是細(xì)菌纖維素［28］，這些特性使纖維素作為止血材料及創(chuàng)傷敷料擁有良好的應(yīng)用前景。當(dāng)前，纖維素止血材料因具有良好的生物相容性，能夠被充分水解吸收，異物反應(yīng)率低，無(wú)免疫風(fēng)險(xiǎn)，已被成功應(yīng)用于普外科、耳鼻喉科、心血管外科及神經(jīng)外科手術(shù)，尤其適用于毛細(xì)血管和靜脈滲液的控制。

纖維素在適當(dāng)氧化劑存在條件下，其結(jié)構(gòu)中C6伯羥基發(fā)生選擇性氧化反應(yīng)，即轉(zhuǎn)化成氧化纖維素。氧化纖維素及氧化再生纖維素止血材料是目前纖維素衍生止血材料應(yīng)用最廣泛的材料。Surgicel即是美國(guó)強(qiáng)生公司生產(chǎn)的一種以氧化纖維素為主要成分的局部止血材料。Surgicel 和可止血紗布等氧化纖維素止血材料主要通過(guò)其羧基與血紅蛋白Fe3+相結(jié)合，吸收創(chuàng)面滲出液及血液中的水分，同時(shí)激活血小板，引起血小板聚集，最后形成凝膠狀，緊貼創(chuàng)面，促進(jìn)止血。然而，這些商業(yè)化氧化纖維素止血輔料在體內(nèi)植入后，具有相對(duì)較差的止血性和生物降解性，并具有酸性，會(huì)引起周圍組織炎癥，對(duì)人體造成一定的傷害［29］。因此，近來(lái)科學(xué)家一直尋找合適的方法對(duì)氧化纖維素進(jìn)行功能化，以提高氧化纖維素的止血能力，改善其存在的缺點(diǎn)。Cheng 等［30］通過(guò)將富含氨基的碳納米管接枝到氧化再生纖維素的羧基上，制備了新型功能化氧化纖維素紗布，并對(duì)其性能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，功能化的氧化纖維素止血紗布與未功能化的相比較，表面積有不同程度的改善，吸水性能明顯提高，兔耳及肝臟止血實(shí)驗(yàn)出血時(shí)間（約207 s 和296 s）明顯減少，具有突出的止血效率。

羧甲基纖維素（CMC）是一種纖維素主鏈中一些羥基被修飾成羧甲基的纖維素衍生物。羧甲基纖維素被稱為植物衍生的生物相容性材料，具有良好水溶性。羧甲基纖維素可以充當(dāng)機(jī)械堵塞傷口，并且黏附于傷口表面，通過(guò)其富含負(fù)電荷催化來(lái)促進(jìn)血液凝固［31］。還有研究表明，溶解在血液中的羧甲基纖維素能激活血小板凝結(jié)，并可作為纖維蛋白聚合的橋梁，導(dǎo)致纖維蛋白纖維增厚，從而促進(jìn)血液凝固［31-32］。Wang 等［33］報(bào)道了一種基于新型羧甲基纖維素（CMC） 纖維和縮醛聚乙烯醇（PVA）的自膨脹多孔復(fù)合材料（CMCP）（圖4）。此復(fù)合材料具有獨(dú)特的纖維-多孔網(wǎng)絡(luò)、優(yōu)異的吸附能力、快速的液體觸發(fā)自膨脹能力和強(qiáng)抗疲勞能力。體內(nèi)止血評(píng)價(jià)證實(shí)，其在豬股動(dòng)脈大出血模型中表現(xiàn)出高止血功效和多重止血效果。并且液體觸發(fā)的自膨脹特性賦予了CMCP 對(duì)不規(guī)則和深傷口腔快速和特異的形狀適應(yīng)能力，有助于對(duì)周圍組織施加輔助壓力以加速止血。因此，此復(fù)合材料可用于控制嚴(yán)重出血和治療狹窄、不規(guī)則或深度創(chuàng)傷。Zhong 等［34］通過(guò)酶促交聯(lián)原位制備了一系列多巴胺修飾的羧甲基纖維素水凝膠。此水凝膠具有良好的生物降解性和生物相容性，且顯示出很強(qiáng)的濕組織黏附力（約市售纖維蛋白膠的6 倍），可以應(yīng)用于皮膚不規(guī)則傷口止血閉合及藥物輸送止血。

2.2 淀粉（starch）

淀粉（starch）是豐富的可再生資源，貯存在植物的種子、塊根和塊莖等器官中。天然淀粉一般包括兩種組分，直鏈淀粉（占20%～30%）和支鏈淀粉（占70%～80%）。淀粉具有良好的生物相容性、生物可降解性、水溶性、容易獲得且低成本的特性，已被廣泛應(yīng)用于組織工程支架和藥物輸送。淀粉在應(yīng)用過(guò)程中一般經(jīng)過(guò)酶解和交聯(lián)進(jìn)行改性，改性后淀粉稱為微孔淀粉，顧名思義，其具有高的孔隙率，還具有大的表面積及優(yōu)異的吸水性能。微孔淀粉具有作為臨時(shí)血管阻塞劑、吸附劑、藥物載體和止血材料等潛在的應(yīng)用。Antisdel 等［35］研究發(fā)現(xiàn)，微孔淀粉微球可以吸附血液中的水分，促進(jìn)血小板凝結(jié)，促進(jìn)血栓生成。Arista?AH［36］是美國(guó)FDA 批準(zhǔn)商品化的淀粉止血?jiǎng)?，是將淀粉與表氯醇交聯(lián)形成甘油醚鍵制備的。Arista?AH 主要依靠其具有的微孔結(jié)構(gòu)吸收血液中的水分，濃縮血小板和凝血因子，促進(jìn)血栓的快速形成。Arista?AH 可用于不嚴(yán)重的創(chuàng)傷止血，而對(duì)于較嚴(yán)重的臟器出血能力有限，且其使用的交聯(lián)劑具有一定的毒性，也進(jìn)一步限制了其在臨床上的應(yīng)用。

微孔淀粉通常通過(guò)鈣改性來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)其止血性能。有學(xué)者通過(guò)靜電噴霧和超臨界CO2技術(shù)［37］，氧化自組裝［38］方式制備了鈣改性微孔淀粉，研究表明，此微孔淀粉通過(guò)物理吸附和化學(xué)活化機(jī)理的協(xié)同作用，表現(xiàn)出良好的止血性能。微孔淀粉還可進(jìn)一步化學(xué)表面修飾，以促進(jìn)其激活內(nèi)源性止血過(guò)程，提高止血速率。Chen等［39］將淀粉酶解形成微球后，通過(guò)醚化反應(yīng)與季銨官能團(tuán)交聯(lián)形成陽(yáng)離子改性淀粉微球。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該季銨化改性淀粉微球具有高吸水率（304.2%，純淀粉僅為81.8%）、高溶脹度（1 008%，比純淀粉高約4 倍），誘導(dǎo)紅細(xì)胞和血小板的黏附，激活內(nèi)源性止血系統(tǒng)，促進(jìn)止血。Liu 等［40］基于帶負(fù)電荷的微孔淀粉顆粒（M）核和多個(gè)季銨化淀粉（Q+）/單寧酸（T 層）逐層組裝構(gòu)建了多層結(jié)構(gòu)微粒（MQxTy）。MQxTy微粒（圖5）表現(xiàn)出高效的降解性、低細(xì)胞毒性和良好的血液相容性。在小鼠松質(zhì)骨缺損模型中，表現(xiàn)出良好的止血效果、低炎癥/免疫反應(yīng)、高生物降解性。比格犬實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)其在控制骨缺損頑固性出血方面的良好表現(xiàn)。

Fig.4 Schematic and hemostatic diagram of CMCP composites［33］圖4 羧甲基纖維素（CMCP）復(fù)合材料制備及止血示意圖［33］

2.3 海藻酸鹽（alginate）

海藻酸鹽（alginate）是一種從植物中提取的陰離子型多糖，由甘露糖醛酸和古洛糖醛酸兩種單體組成。海藻酸鹽具有良好的生物相容性、低毒性、可承受性和高吸附能力等生物學(xué)特性，作為傷口輔料具有巨大的應(yīng)用發(fā)展?jié)摿?。通過(guò)將海藻酸鹽的陰離子與Ca2+等二價(jià)陽(yáng)離子進(jìn)行離子交換，就可以得到Ca-Alg水凝膠。當(dāng)與血液接觸時(shí)，Ca2+被釋放，以交換鈉離子。Ca2+將通過(guò)加速血小板聚集和作為凝血級(jí)聯(lián)的輔助因子來(lái)激活凝血過(guò)程［41］。然而，凝膠速度不可控以及生理?xiàng)l件下的不穩(wěn)定性限制了其應(yīng)用［42］。

因此，為了克服這一局限性，通過(guò)將海藻酸進(jìn)行不同的功能化修飾或與其他無(wú)機(jī)及生物材料（生物玻璃、殼聚糖、明膠等）復(fù)合可以制備具有更好止血性質(zhì)的凝膠。Xu 等［42］在EDC/NHS 催化下，通過(guò)乙烯醚側(cè)鏈與氨基丙基乙烯醚（APVE）一步酰胺化反應(yīng)對(duì)海藻酸鈉（SA）進(jìn)行改性，制備了一種新型的乙烯醚功能化海藻酸（SA-VE）凝膠。大鼠尾部止血實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，SA-VE凝膠能在26 s內(nèi)快速止血，具有在創(chuàng)面敷料中的潛在應(yīng)用價(jià)值。Golafshan等［43］制備了一種新型納米雜化互穿網(wǎng)狀水凝膠，該水凝膠由鋰皂石（laponite），即聚乙烯醇-海藻酸鹽組成，具有可調(diào)節(jié)的機(jī)械、物理和生物性能。凝血實(shí)驗(yàn)表明，該凝膠促進(jìn)止血，且有優(yōu)異的生物相容性，可作為傷口愈合的材料的候選。

除了止血水凝膠外，海藻酸鹽還可制成微球及纖維等形式用于止血應(yīng)用。Fathi等［44］制備了由藻酸鹽、殼聚糖和沸石（A-C-Z）組成的水凝膠顆粒。全血凝血實(shí)驗(yàn)表明，此合成凝膠顆粒（4%A、1%C 和4%Z）15 s 內(nèi)促進(jìn)血液凝聚，且具有良好的溶脹性和生物降解性，可以作為潛在的創(chuàng)傷性止血的止血?jiǎng)?/p>

Fig.5 Synthesis and hemostatic mechanism of microporous starch microspheres（MQxTy）［40］圖5 微孔淀粉（MQxTy）微球合成及止血機(jī)理［40］

2.4 殼聚糖

殼聚糖是甲殼素脫乙酰達(dá)到50%以上的產(chǎn)物，是一種富含氨基的多糖，由β-1,4-糖苷鍵連接的重復(fù)單元N-乙?；?D 葡糖胺和D-葡糖胺組成。因N-乙酰-D-葡萄糖胺被脫乙?；纬蒁-葡萄糖胺，在其分子結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生游離氨基，所以殼聚糖帶有正電荷，是自然界含量豐富的陽(yáng)離子堿性多糖。殼聚糖因?yàn)槠渖锵嗳菪?、生物降解性和抗菌性等?yōu)良的生物學(xué)特性，可以作為一種良好的局部止血材料。殼聚糖止血機(jī)理目前還沒(méi)有統(tǒng)一定論，一般認(rèn)為是殼聚糖表面所帶的正電荷與血液中紅細(xì)胞（含唾液酸）和血小板（含磷脂酰膽堿）的負(fù)電荷靜電相互作用，促進(jìn)紅細(xì)胞聚集，并激活血小板，引起血小板聚集，導(dǎo)致最終的止血過(guò)程［45-46］。有研究表明，殼聚糖的脫乙酰度（DDA）和分子質(zhì)量對(duì)殼聚糖的止血能力影響顯著，較高程度脫乙酰度（DDA） 的殼聚糖可促進(jìn)紅細(xì)胞和血小板的聚集［47］。

殼聚糖分子鏈每個(gè)重復(fù)單元中存在具有活性的兩個(gè)羥基（C-3、C-6位）和一個(gè)氨基（C-2位）是其一個(gè)重要的特征，活性羥基和氨基的存在使得殼聚糖易于被化學(xué)修飾。因此，可以通過(guò)表面改性和冷凍干燥制備不同的新型殼聚糖生物支架及傷口輔料。目前，殼聚糖可以加工成凝膠、納米纖維、膜、微珠、納米顆粒、微粒子、支架、海綿狀結(jié)構(gòu)等多種功能形式［48］。殼聚糖的優(yōu)良生物學(xué)特性，使殼聚糖可以以這些形式應(yīng)用到藥物輸送，組織工程、生物醫(yī)學(xué)植入、傷口愈合以及局部止血等方面。目前商業(yè)化殼聚糖止血產(chǎn)品有Chitogauze、Celox Gauze、 Mini-sponge dressing、 Hemcon、Trauma Gauze 和ChitoFlex。這些止血產(chǎn)品相較于纖維蛋白類止血材料更加經(jīng)濟(jì)，并且具有良好的止血能力，并可以有效降低血液黏稠度較高的傷者使用后罹患血栓的風(fēng)險(xiǎn)。但是，殼聚糖來(lái)源于蝦蟹的殼，可能會(huì)對(duì)患者造成過(guò)敏反應(yīng)，且基于殼聚糖的水凝膠和海綿對(duì)嚴(yán)重出血的效力有限。此外，由于電荷相互作用和晶體結(jié)構(gòu)，殼聚糖難溶于水，從而造成與組織的相互作用比較弱，最終導(dǎo)致其對(duì)組織的黏附力不足［49］。

受貽貝黏附蛋白（MAPs）的啟發(fā)，將兒茶酚偶聯(lián)到殼聚糖上對(duì)其改性，可大大增強(qiáng)所制備材料的黏附性能。目前，這種材料的研發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)成為科學(xué)家研究的熱點(diǎn)之一。Huang 等［50］制備了兒茶酚偶聯(lián)殼聚糖多功能水凝膠，該水凝膠可以注射到內(nèi)部、不規(guī)則出血部位和骨缺損部位，然后快速自愈（2 min內(nèi)），形成完整的水凝膠，充分填充缺損部位，并在手術(shù)過(guò)程中在體液存在的情況下強(qiáng)黏在出血部位。

殼聚糖可以和海藻酸鹽、明膠、羥基磷灰石、透明質(zhì)酸、膠原蛋白、纖維素等材料混合在一起，制備止血增強(qiáng)的復(fù)合止血材料，并且還可搭載抗炎、殺菌及止血藥物，如姜黃素、氧化鋅、納米銀、氨甲環(huán)酸等來(lái)促進(jìn)止血及傷口愈合。Qiu等［51］采用雙鍵正十二烷基殼聚糖（DCSG）和氧化石墨烯（GO）合成了復(fù)合冷凍凝膠（圖6）。此低溫凝膠具有大孔結(jié)構(gòu)、高流體吸附能力、優(yōu)異的機(jī)械性能和流體觸發(fā)形狀恢復(fù)性能。體外凝血實(shí)驗(yàn)證明，DCSG/GO5%比醫(yī)用明膠海綿具有更好的凝血效果。此外，低溫凝膠對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均具有良好的近紅外輔助光熱抗菌活性，經(jīng)20 min 近紅外照射后，99%的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌被殺死。因此，DCSG/GO 冷凍凝膠在臨床出血控制和抗感染治療方面具有巨大的潛在應(yīng)用前景。Patil等［52］制備了一種負(fù)載二氧化硅納米粒和鈣的殼聚糖/明膠干凝膠，該復(fù)合材料通過(guò)二氧化硅滲透作用形成了互連的800 μm 長(zhǎng)導(dǎo)管，從而具有優(yōu)異的吸收能力（干重的640%）。此復(fù)合物通過(guò)其成分與紅細(xì)胞和血小板的多模式相互作用，促進(jìn)血小板活化以及凝血酶的生成，促進(jìn)止血。體外凝血實(shí)驗(yàn)表明，該復(fù)合材料相比商業(yè)Celox和紗布凝血能力提高了16 倍多。大鼠股動(dòng)脈損傷結(jié)果表明，此復(fù)合材料止血（2.5 min） 明顯快于市售Celox（3.3 min）和紗布（4.6 min），并且易于從傷口中取出。因此，此干凝膠復(fù)合物具有作為快速局部止血?jiǎng)┑膽?yīng)用潛力。Sundaram等［53］將血管收縮劑硫酸鋁鉀（0.25%PA）和凝血激活劑氯化鈣（0.25%Ca）包埋殼聚糖（2%Cs）水凝膠中形成的復(fù)合水凝膠來(lái)增強(qiáng)Cs 的止血性能。大鼠肝臟和股動(dòng)脈出血模型研究表明，與商業(yè)止血?jiǎng)w維蛋白封閉劑和Floseal 相比，復(fù)合水凝膠在更短的時(shí)間（（20±10）s，（105±31）s）內(nèi)實(shí)現(xiàn)止血，表現(xiàn)出更高的止血效率。因此，此復(fù)合水凝膠止血?jiǎng)┰诘蛪撼鲅课痪哂袧撛诘膽?yīng)用價(jià)值。

Fig.6 Synthesis and hemostasis of Chitosan/Graphene oxide（DCSG/GO）［51］圖6 殼聚糖/氧化石墨烯（DCSG/GO）合成及止血抗菌示意圖［51］

2.5 其他多糖

瓊脂糖（agarose）是瓊脂的主要成分，是從海洋紅藻中提取的生物相容性多糖，含有重復(fù)的瓊脂二糖單元，可以制備成熱可逆凝膠。瓊脂糖與納米羥基磷灰石混合制備的組織支架具有止血特性，能降低活化部分促凝血酶原激酶時(shí)間，提高二磷酸腺苷（ADP）誘導(dǎo)的血小板聚集，誘導(dǎo)玻連蛋白吸附在支架表面上［54-55］。Zhang 等［56］通過(guò)簡(jiǎn)單混合瓊脂糖-乙二胺共軛物（AGNH2）和雙醛功能化聚乙二醇（DFPEG）溶液，制備了基于瓊脂糖的具有pH 響應(yīng)的自愈合可注射水凝膠。兔肝體內(nèi)止血實(shí)驗(yàn)表明，該水凝膠能有效止血。與常規(guī)紗布治療相比，用此水凝膠治療后出血總量急劇下降至（0.19±0.03）g，止血時(shí)間明顯短于10 s。因此，此水凝膠有望成為危急情況下長(zhǎng)效傷口敷料的候選材料。

透明質(zhì)酸（hyaluronic acid）一種親水性糖胺聚糖，幾乎存在于哺乳動(dòng)物組織的每個(gè)部位，是細(xì)胞外基質(zhì)的重要組成部分，并調(diào)節(jié)各種生物功能。透明質(zhì)酸具有優(yōu)異的生物相容性、非免疫原性和可生物降解的特征引起了專家學(xué)者的濃厚的興趣［57］。透明質(zhì)酸還具有高保水性和內(nèi)在溶脹性，可以通過(guò)化學(xué)改性制備成各種水凝膠形式，應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)方面，如傷口愈合、骨關(guān)節(jié)炎治療及骨再生等。有學(xué)者［58］將透明質(zhì)酸與明膠通過(guò)交聯(lián)劑結(jié)合，制備了一種原位可注射水凝膠，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此凝膠穩(wěn)定性好，成膜后強(qiáng)度大，具有優(yōu)異的密封強(qiáng)度，可以作為局部止血材料應(yīng)用。受扇貝和貽貝黏附行為的啟發(fā)，Wang 等［59］和Liu 等［60］分別制備了鹽酸多巴胺/透明質(zhì)酸和ε-聚賴氨酸/透明質(zhì)酸水凝膠。這兩種水凝膠都通過(guò)辣根過(guò)氧化物酶酶促交聯(lián)由溶膠-凝膠的轉(zhuǎn)變，凝膠時(shí)間均在幾秒鐘完成。大鼠止血模型結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，止血時(shí)間縮短，止血效果明顯。大鼠皮膚損傷模型表明，兩種凝膠均能觀察到膠原代謝和肉芽組織形成。因此，這兩種凝膠均具有作為傷口輔料的潛在應(yīng)用潛力。

3 總結(jié)與展望

隨著現(xiàn)代醫(yī)療的快速發(fā)展，對(duì)臨床止血材料性能要求越來(lái)越高。生產(chǎn)快速、高效、安全、便于攜帶的新型止血材料就顯得格外重要。然而，目前可用于臨床的止血材料，大部分都是單一組分的止血材料，且或多或少存在一定的缺點(diǎn)和局限性，限制了它們的臨床應(yīng)用。如：無(wú)機(jī)材料沸石等易導(dǎo)致熱損傷；合成材料能引起創(chuàng)面膿性感染；膠原蛋白會(huì)引起免疫反應(yīng)；明膠會(huì)過(guò)度膨脹，引起損傷，對(duì)大規(guī)模急性出血能力有限；纖維蛋白原黏合劑制備較慢，昂貴且易引起免疫反應(yīng)；纖維素膨脹后對(duì)周圍器官造成壓力，對(duì)嚴(yán)重出血止血能力有限；淀粉黏附性不好，且形成的血凝塊易脫落，會(huì)引起繼發(fā)性出血；殼聚糖會(huì)引起患者局部過(guò)敏反應(yīng)（腫脹、皮疹、呼吸困難等），材料降解較慢等。因此，研制的新型止血材料的安全性成為首先考慮的前提。未來(lái)止血材料的發(fā)展，應(yīng)針對(duì)不同類型創(chuàng)面的需求，在保證生物安全性及抗菌性能的同時(shí)，能進(jìn)一步提高止血材料的止血效率。對(duì)生物衍生止血材料進(jìn)一步功能化修飾的同時(shí)，將生物衍生止血材料輔以無(wú)機(jī)或合成類止血材料或者生物衍生止血材料之間互相搭配，通過(guò)不同的構(gòu)建方法，如層層疊加、內(nèi)外包裹、自組裝等，合理的構(gòu)建不同形貌（海綿、水凝膠、止血微粒等）的新型復(fù)合止血材料，將成為今后止血材料研究的重點(diǎn)及發(fā)展方向。