富含正电荷的多糖基抗膨胀冷冻凝胶海绵用于非压迫性止血与创面愈合研究

针对内脏出血临床难题，天津科研团队创新开发基于透明质酸(HA)/羟丙基壳聚糖(HPCS)的复合冷冻凝胶海绵(HHQD@BG)。通过一锅法接枝多巴胺(DOPA)和季铵化壳聚糖(QCS)构建抗膨胀网络，在酸性环境(pH=5.0)下呈现17.10 mV高正电性，可高效吸附红细胞(RBCs)和血小板，结合生物活性玻璃(BG)纳米纤维释放Ca2+ ，实现体内出血量降低81.9%，同时抑制炎症反应促进愈合。该研究为战场/手术止血提供新型多功能材料解决方案。

　　

在战场创伤和临床手术中，内脏出血是导致患者死亡的首要因素。传统止血材料如纱布、绷带等依赖物理压迫，易造成二次损伤且难以应对深层出血；而现有生物胶类产品虽能快速止血，却普遍存在功能单一、易引发感染、材料膨胀导致伤口扩大等缺陷。更棘手的是，伤口微环境的酸化(pH≈5.5)和氧化应激会延缓愈合进程。面对这些挑战，开发兼具快速止血、抗感染、抗膨胀和促愈合功能的多效材料成为当务之急。

天津科研团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表的研究中，创新性地设计出HHQD@BG冷冻凝胶海绵。该材料以透明质酸(HA)和羟丙基壳聚糖(HPCS)为基质，通过一锅法同步完成DOPA接枝与EDC/NHS介导的酰胺化交联，大幅简化传统多步修饰流程；引入季铵化壳聚糖(QCS)提供稳定正电荷，并掺入电纺制备的生物活性玻璃(BG)纳米纤维。关键技术包括：冷冻致孔法制备大孔结构、zeta电位分析电荷特性、流变学测试机械性能、大鼠肝脏出血模型评估止血效果，以及组织学分析愈合进程。

研究结果

1. 材料设计与表征：冷冻扫描电镜显示材料具有100-300 μm贯通孔道，溶胀实验证实其72小时体积膨胀率仅12.3%，显著低于常规水凝胶。在pH=5.0时zeta电位达+17.10 mV，这种"环境响应型正电性"源于QCS的季铵基团质子化。

2. 止血机制验证：体外实验表明材料对RBCs和血小板的吸附率分别达92.7%和89.4%。BG纳米纤维持续释放Ca²⁺
   和SiO₄
   ^4-
   ，使凝血时间(CT)缩短至2.3分钟。大鼠肝脏出血模型中，出血量较空白组降低81.9%，且压缩40.3 kPa后仍保持结构完整。

3. 促愈合性能：DOPA的邻苯二酚基团使材料具备清除ROS能力，7天内清除率维持在85%以上。感染创面模型中，材料组第14天胶原沉积量是对照组的2.1倍，炎症因子TNF-α表达量降低67%，证实其通过调控氧化应激和炎症微环境加速愈合。

结论与意义
该研究突破性地将抗膨胀结构、环境响应电荷、抗氧化和离子释放功能集成于单一材料。其创新点在于：① 通过高交联网络解决聚合物膨胀导致的伤口扩大问题；② 一锅法实现DOPA接枝与凝胶化同步完成，避免传统纯化步骤导致的氧化损耗；③ QCS/BG协同作用实现"电荷吸附-离子激活"双通路止血。临床转化方面，材料可预制成不同形状适应深部创面，且降解产物无细胞毒性。这项研究为开发新一代智能止血敷料提供了重要范式，尤其适用于战伤急救和微创手术止血场景。