基于去甲肾上腺素负载海藻酸钠/羧甲基壳聚糖的可注射止血泡沫用于创伤性腹腔出血的急救治疗

本文针对创伤性腹腔出血缺乏有效院前急救材料的临床难题，报道了一种基于去甲肾上腺素负载海藻酸钠/羧甲基壳聚糖的可注射止血泡沫(IHF)。该材料模拟生理止血过程（血管收缩、血小板血栓形成和血液凝固），通过氢键交联形成稳定泡沫，具有良好的可注射性和生物相容性。研究表明，IHF能快速到达损伤部位产生填塞效应，并通过释放去甲肾上腺素诱导血管收缩，同时泡沫结构富集血细胞和凝血因子加速血栓形成。在大鼠和兔肝出血模型及猪腹腔出血模型中，IHF显著减少出血量和止血时间，且可通过尿素解离后负压引流清除，避免二次手术。该研究为创伤性腹腔出血的院前急救提供了安全有效的新策略。

　　

创伤性腹腔出血是战伤、交通事故和自然灾害等导致的高死亡率急症，由于腹腔解剖结构复杂、出血点定位困难，传统止血方法在院前急救场景中面临巨大挑战。据统计，腹部创伤占全球创伤总数的6%-14.9%，相关死亡率高达60%-80%。特别是当出血量短时间内超过总血量的20%时，会迅速导致失血性休克和多器官功能衰竭。目前临床常用的开腹手术创伤大、腹腔镜手术中转开腹率高，而血管栓塞术存在误栓风险，均难以满足院前急救的时效性要求。尽管已有XSTAT等注射型止血材料获批用于肢体出血，但被禁止用于腹腔部位。因此，开发一种能快速控制腹腔出血、且便于后续处理的止血材料成为紧迫需求。

针对这一临床痛点，第三军医大学研究团队在《Materials Today Communications》发表论文，创新性地提出了一种仿生可注射止血泡沫（IHF）。该材料的设计灵感来源于生理止血的三个关键环节——血管收缩、血小板血栓形成和血液凝固。研究人员采用苹果酸作为交联剂，通过氢键作用将海藻酸钠（SA）和羧甲基壳聚糖（CMCS）交联形成三维网络结构，并负载血管收缩剂去甲肾上腺素（NE），最终通过氨基酸型表面活性剂月桂酰精氨酸乙酯盐酸盐（LAE）发泡制成。

研究团队通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和核磁共振氢谱（¹H NMR）证实了氢键交联的成功构建。当交联剂浓度为0.25 M时，泡沫呈现均匀致密的多孔结构，平均气泡尺寸为72.14±12.24 μm。流变学测试显示IHF具有典型的剪切稀化特性，在低剪切速率下表现为固体状凝胶（G′ > G″），在高剪切条件下转变为粘弹性液体（G′ < G″），这一特性确保了其良好的可注射性。特别值得注意的是，IHF可通过尿素破坏氢键而液化，从而能通过负压引流清除，避免了传统开腹手术取出的创伤。

在关键技术方法方面，研究团队建立了系统的体内外评价体系：通过试管倒置实验验证泡沫的稳定性；采用大鼠和兔的肝出血模型（包括正常和肝素化凝血功能障碍模型）评估止血效果；创建创伤性腹腔出血大鼠和猪模型模拟临床场景；通过皮下植入实验和主要器官组织学检查评价生物相容性；利用扫描电镜（SEM）观察血凝块微观结构；采用全自动血细胞分析仪监测血液指标变化。

2.1. IHF的构建与表征

研究人员发现，苹果酸不仅能通过酯化反应交联含羟基材料，还能作为氢键供体和受体强化多糖分子间的静电相互作用。当交联剂浓度为0.25 M时，形成的泡沫结构最优，膨胀率达到15倍，且在37℃和振动条件下保持稳定。更重要的是，IHF在研磨或注射器推注后能重新成型，这一特性使其适合长期储存和紧急使用。

2.2. IHF的特性表征

可注射性是腹腔应用的关键性能。研究表明，IHF能顺利通过设计的"Y"型和"S"型腔道，快速充满整个腔隙。流变学测试显示，IHF的粘度随剪切速率增加显著下降，呈现典型的剪切稀化行为。试管倒置实验证明，IHF能有效阻挡肝素化血液的流动，而经尿素处理后则失去屏障功能。

2.3. IHF的凝血能力

体外凝血实验显示，IHF将全血凝固时间从5.84±0.28分钟显著缩短至0.93±0.16分钟。扫描电镜观察发现，IHF组的血凝块中红细胞大量富集，纤维蛋白生成明显增多。流变学测试进一步证实，IHF处理组的凝胶点（凝固点）约为1分钟，而正常血液组需要5分钟。这些结果支持了"泡沫气泡能富集血细胞和凝血因子，加速凝血过程"的设计理念。

2.4. IHF的生物相容性

细胞毒性实验显示，与IHF共培养72小时后，NIH 3T3细胞存活率超过90%。大鼠皮下植入实验表明，IHF仅引起轻度炎症反应，与商业明胶海绵相当。腹腔注射后主要器官的组织学检查未发现明显坏死、充血或出血。血常规检测显示，IHF处理组未引起明显的系统性炎症反应，证明其具有良好的生物安全性。

2.5. 大鼠肝出血模型的止血性能

在正常大鼠肝出血模型中，IHF组的出血量（0.114±0.026 g）和止血时间（28±7.94 s）均显著低于对照组（2.08±0.28 g，194.67±24.58 s）和明胶海绵组（1.47±0.063 g，108±18.52 s）。组织学检查显示，IHF组血管收缩明显，血管收缩指数（最短直径/最长直径）最低，证实去甲肾上腺素发挥了预期作用。

2.6. 凝血功能障碍模型的止血性能

在肝素化大鼠模型中，IHF仍能实现有效止血，出血量（2.17±0.61 g）和止血时间（1.57±0.43 min）显著优于明胶海绵组（5.27±0.4 g，4.25±0.62 min）。肝素化兔模型也得到类似结果，IHF组出血量（4.06±0.56 g）和止血时间（3.62±0.45 min）明显低于其他组别，证明该材料在凝血功能障碍情况下仍保持优异性能。

2.7. IHF促进伤口愈合

在大鼠全层皮肤缺损模型中，IHF处理组在第14天时伤口面积仅剩余0.008 cm2，显著小于对照组（0.122 cm2）。组织学分析显示，IHF组上皮化长度最短，胶原沉积最多，表明泡沫支架为伤口再生提供了有利的微环境。

2.8. 创伤性腹腔出血模型的止血性能

在大鼠创伤性腹腔出血模型中，IHF注射后能完全填充腹腔，覆盖肝脾损伤部位。5分钟后通过尿素降解和负压引流可完全清除，且术后1周未见明显粘连。猪腹腔镜实验进一步验证，IHF能有效控制3 cm线性切口和5×5 cm交叉伤口的出血，止血时间分别为5.99±1.65分钟和13.52±2.02分钟。术后2周血液指标监测显示，动物逐渐从大出血中恢复，无再出血现象。

该研究通过仿生设计策略，成功开发了一种具有临床应用前景的可注射止血泡沫。IHF不仅解决了传统腹腔止血材料可注射性差、难以清除的问题，还通过模拟自然止血过程实现了快速、有效的出血控制。特别是其能通过尿素降解后负压引流的清除方式，避免了二次手术创伤，为院前急救提供了新的技术手段。研究建立的多层次评价体系，从分子机制到动物模型，全面验证了材料的有效性和安全性。考虑到IHF组分易得、制备简单，且在大动物模型中表现出优异性能，该技术有望为解决创伤性腹腔出血这一临床难题提供新的解决方案，具有重要的转化医学价值。