基于壳寡糖调控的自凝胶粉末(AMA-COS)实现可调粘附性用于快速止血与无缝合皮肤伤口闭合

【字体: 时间:2025年06月13日 来源:Acta Biomaterialia 9.4

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  针对创伤性出血伤口难以同时实现强组织粘附与按需移除的临床难题,中国科学院团队开发了由丙烯酸/2-氨基乙基甲基丙烯酸酯共聚物(AMA)与壳寡糖(COS)复合的自凝胶粉末(AMA-COS)。该材料遇水/血液后迅速形成粘附强度达37.74 kPa的水凝胶,通过COS溶液处理可降至3.28 kPa实现无创移除,在大鼠急性出血模型中20秒内完成止血,其性能超越手术缝合线与氰基丙烯酸酯胶,为急诊止血与非侵入性伤口修复提供创新解决方案。

  

每年全球数千万人因创伤和手术切口面临组织损伤,其中大出血占全球年死亡率的15%。传统缝合存在操作复杂、30%渗漏风险和疤痕形成等问题,而现有生物粘合剂难以兼顾强粘附与按需移除。为此,中国科学院团队在《Acta Biomaterialia》发表研究,开发了基于壳寡糖(COS)与丙烯酸/2-氨基乙基甲基丙烯酸酯共聚物(AMA)复合的自凝胶粉末AMA-COS,通过静电相互作用调控粘附强度,实现37.74 kPa的初始粘附力,经COS溶液处理可降至3.28 kPa,20秒内完成大鼠尾、肝、胃急性止血,并显著促进无缝合皮肤切口愈合。

研究采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振(NMR)表征材料结构,通过zeta电位测试分析电荷状态,结合体外粘附力测试、大鼠出血模型和皮肤切口实验验证性能,并评估了体外抗菌活性和体内生物相容性。

材料与表征
通过改变丙烯酸与2-氨基乙基甲基丙烯酸酯摩尔比(95:5至85:15)合成三种AMA共聚物,1
H NMR证实结构准确性。AMA5-COS粉末遇水5秒内凝胶化,FTIR显示AMA与COS间静电相互作用。

粘附性能调控
AMA5-COS水凝胶初始粘附强度达37.74 kPa,接触COS溶液后降至3.28 kPa,归因于COS竞争性结合破坏聚合物-组织界面静电作用。

止血与伤口闭合
大鼠模型中,AMA5-COS粉末20秒内止住肝、胃出血,失血量减少80%。皮肤切口实验显示其闭合效果优于缝合线,7天愈合率提高40%,且无感染迹象。

生物相容性
CCK-8和活/死染色表明AMA5-COS对L929细胞存活率>95%,体内降解14天无炎症反应。

该研究创新性地利用COS可逆调控粘附特性,解决了传统粘合剂无法兼顾强粘附与无创移除的难题。AMA-COS粉末的快速凝胶化、优异止血能力和按需移除特性,使其在急诊救治和非侵入性修复领域具有重要应用价值,为智能生物材料设计提供了新思路。

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