分子自组装策略调控干性交联蛋白贴片实现生物相容可降解止血密封

研究人员针对创伤性大出血临床需求，开发了一种基于纤维蛋白原(Fg)疏水化修饰的分子自组装策略，构建了兼具优异粘附性能和生物相容性的FgC6蛋白贴片。该贴片通过吸收界面水分形成紧密接触面，利用分子间强相互作用实现创面快速密封，在猪肝损伤和股动脉出血模型中展现出卓越止血效果，同时保持纤维蛋白原与凝血酶(thrombin)/纤溶酶(plasmin)的生物活性，为外科组织密封提供了创新解决方案。

　　

创伤性大出血是导致患者死亡的主要原因之一，现有止血材料面临凝固速度慢、机械强度不足等挑战。传统生物粘合剂往往为追求湿组织粘附力而牺牲生物相容性，或存在降解困难等问题。针对这一临床痛点，浙江大学医学院附属第二医院肝胆胰外科和浙江大学高分子科学与工程学系的研究团队创新性地提出分子自组装策略，通过N-羟基琥珀酰亚胺酯(NHS ester)反应将疏水基团修饰至纤维蛋白原(Fg)的赖氨酸残基，构建了具有优异性能的FgC6蛋白贴片。这项突破性研究成果发表在《Nature Communications》上。

研究采用冷冻干燥法制备干性FgC6贴片，通过分子动力学模拟、同步辐射小角X射线散射(SAXS)和流变学测试表征材料特性，并建立猪肝切除和股动脉损伤模型验证止血效果。关键实验技术包括：21.6±4.0%赖氨酸残基取代度的LC-MS/MS定量分析；215.6±17.2 kPa储能模量的流变学测定；57.4±8.4 kPa拉伸强度的ASTM标准测试；以及通过CD68/CD206免疫荧光标记评估生物相容性。

【研究结果】

Preparation and characterizations of FgC6 patch

研究显示，仅1.5±0.3%氨基酸残基的己酰基(C6)修饰即可诱导Fg自组装形成水凝胶，冷冻电镜观察到明显的蛋白纤维结构。SAXS分析证实FgC6在>200 nm尺度呈现显著聚集状态，储能模量达71.9±1.7 Pa，是未修饰Fg的70倍。

Intra/inter-molecular interactions and protein entanglement of FgC6

分子动力学模拟表明，20%赖氨酸取代度时FgC6分子呈现最佳结构稳定性。FT-IR显示β-折叠含量增加，这有助于提升机械强度。疏水基团与Fg内部疏水区域的相互作用促进了分子间缠结。

Mechanical property and adhesion performance of FgC6 patch

干性贴片吸水后形成的水凝胶储能模量达215.6±17.2 kPa。ASTM标准测试显示，FgC6对带血猪皮的拉伸强度(57.4±8.4 kPa)和剪切强度(31.0±1.6 kPa)显著优于商业产品EVARREST?和TachoSil?。

Biocompatibility and biodegradability of FgC6 patch

体外实验证实FgC6保持与凝血酶/纤溶酶的生物活性。大鼠皮下植入4周后完全降解，血液指标正常，炎症反应与商业产品Surgicel? Fibrillar相当。

Haemostatic sealing in porcine bleeding models

在猪肝切除模型中，FgC6止血时间(30秒)和失血量(1.2±0.3 g)显著优于TachoSil?；在股动脉损伤模型中，止血效果优于Combat Gauze?。

这项研究通过精巧的分子设计，在1.5%氨基酸修饰水平实现了蛋白自组装与生物活性的平衡。FgC6贴片创新性地结合了干性交联的快速密封能力和蛋白基质的生物降解特性，解决了传统材料在湿组织粘附力与生物相容性之间的矛盾。其卓越的止血性能在大型动物模型中得到验证，为创伤急救和外科手术提供了新型解决方案。研究展现的"微修饰-大效应"分子工程策略，也为其他生物材料设计提供了重要参考。