新型细胞外基质基粉末：一站式实现止血与原位组织功能修复的创新突破

在创伤救治中，非可压缩性出血严重威胁生命，传统止血措施效果不佳。研究人员开展基于细胞外基质（ECM）的粉末研究。结果显示该粉末能快速止血并促进组织修复。这为急救及临床治疗提供了极具价值的新材料。

　　在医学领域，创伤导致的非可压缩性出血一直是个棘手难题。在军事战斗和民用场景中，失控性出血是导致死亡的重要原因，约占创伤相关死亡的 30%，而且其中近 50% 的死亡若能及时干预或许可避免。当前，虽然已有多种止血措施，如止血带、凝血因子和抗纤溶药物等，但对于身体躯干和内脏器官的大量非可压缩性出血，依旧难以有效应对。传统的止血材料，像纱布、水凝胶和海绵等，在处理深部和不规则出血部位时存在局限，而粉末型材料虽有大比表面积和强吸液能力，却因缺乏生物粘附性和在血液中易分散等问题，难以用于非可压缩性出血的控制。此外，理想的止血材料不仅要止血效果好，还应具备体内可生物降解性，并能支持止血后的组织修复，然而现有的材料很难同时满足这些要求。

为了解决这些问题，四川大学生命科学和健康医学领域的研究人员开展了一项关于基于细胞外基质（ECM）的粉末的研究，相关成果发表在《Bioactive Materials》上。

研究人员用到的主要关键技术方法有：首先，通过多步脱细胞技术和酶消化法制备改性的小肠黏膜下层（SIS）和海藻酸钠，再经物理研磨制成 ECM 基粉末；其次，利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）等技术对材料的化学结构、形态和元素分布进行表征；然后，通过多种体外实验，如细胞实验、溶血实验等评估材料的生物相容性、细胞招募能力等；最后，建立兔肝、心脏和动脉出血模型进行体内实验，观察材料的止血效果和组织修复能力 。

下面介绍具体的研究结果：

1. ECM 基粉末的制备与快速自组装：研究人员通过多步脱细胞技术和酶消化法制备了改性的 SIS 和海藻酸钠，并将其制成 ECM 基粉末。这些粉末在接触液体后 5 秒内即可完成自组装，形成水凝胶。通过 FTIR 和 X 射线光电子能谱（XPS）分析，证实了自组装过程中形成了多种共价和非共价相互作用。与其他报道的自组装粉末相比，该粉末的自组装时间更短，且抗凝血液对其自组装过程无影响。
2. 自组装 ECM 基水凝胶的特性：自组装形成的 ECM 基水凝胶具有典型的多孔结构，平均孔径最小，微观结构最紧密，稳定性最佳。其溶胀平衡时间约为 24 小时，溶胀率适中，且能在一个月内完全降解，适合体内应用。流变学测试表明，该水凝胶具有良好的粘弹性和自愈合性，能承受体内的压力而不被破坏。
3. 湿生物粘附及其机制：ECM 基粉末对湿猪皮具有优异的湿生物粘附性，能在 5 秒内粘附并提起猪皮，且 0.05g 的 APSO 粉末可粘结猪皮并提起自身质量 2000 倍的重物，其拉伸强度显著高于临床应用的纤维蛋白胶（FG）。通过多种实验证实，其湿生物粘附性得益于快速吸液、瞬间自组装以及多种粘附机制的协同作用。
4. 生物相容性和细胞招募活性：ECM 基水凝胶具有良好的生物相容性，通过细胞计数试剂盒 - 8（CCK - 8）检测、活 / 死染色检测和溶血实验等证实其对细胞增殖和活性无明显影响，溶血率均低于 5%。同时，该水凝胶还能显著促进细胞招募，通过 Transwell 迁移实验和划痕实验发现，含 SIS 成分的水凝胶能更有效地促进细胞迁移。
5. 血管生成和增强内皮细胞功能活性：管形成实验表明，APSO 水凝胶能显著促进人脐静脉内皮细胞（HUVECs）形成管状结构和相互连接的网络，增加总长度和网格数量。通过荧光探针标记和酶联免疫吸附测定（ELISA）发现，APSO 水凝胶能显著提高 HUVECs 中一氧化氮（NO）和前列腺素 - I - 2（PGI₂）的释放水平，增强内皮细胞功能。实时定量聚合酶链反应（RT - qPCR）结果显示，APSO 水凝胶能上调与血管生成和内皮细胞功能相关的基因表达。
6. ECM 基粉末的止血应用：在兔肝非可压缩性出血和心脏、动脉大出血模型中，APSO 粉末表现出优异的止血能力，能迅速止血并显著减少失血量。扫描电子显微镜（SEM）观察和苏木精 - 伊红（H&E）染色结果表明，APSO 粉末在出血部位自组装形成物理屏障，促进血液凝固。
7. ECM 基粉末的体内生物降解：在兔肝出血模型中，APSO 粉末在止血后能在体内安全生物降解，降解产物不会引起严重的异物反应。通过宏观观察、H&E 染色、天狼星红染色和血液常规检测等证实，APSO 粉末在 28 天后基本完全降解，且对肝脏修复效果良好，而电外科止血（ESU）对照组则存在大量纤维组织。
8. 止血后原位肝功能修复：免疫组织化学染色（IHC）结果显示，APSO 粉末能促进肝脏血管和胆管的形成，基本重建肝脏微循环网络。过碘酸 - 希夫（PAS）染色和肝功能指标检测表明，APSO 粉末能促进肝细胞糖原合成，使肝功能恢复正常，而 ESU 对照组则存在明显的肝损伤。

研究结论表明，该 ECM 基粉末利用材料的固有亲水性和多交联策略，实现了快速吸液和 5 秒内的超快自组装，形成具有优异湿生物粘附性的水凝胶，有效整合了粉末型和水凝胶型止血剂的优点。得益于 ECM 的优异生物相容性和生物活性，该材料还能增强血管生成和内皮细胞功能。体内实验显示，其在多种兔出血模型中止血效果出色，能快速自组装封闭出血部位，大幅减少失血量。更重要的是，随着材料在体内降解，其固有生物信号可诱导受损肝脏中血管和胆管的形成，促进止血后的原位组织功能修复。这项研究成果为急救、皮肤伤口修复、受损器官的闭合和修复以及内镜相关手术等众多领域提供了具有高应用潜力的新材料，有望显著改善临床治疗效果，拯救更多生命，在生命科学和健康医学领域具有重要意义。