基于壳聚糖-聚多巴胺原位生长二氧化硅纳米颗粒的复合止血敷料:快速止血与促进伤口愈合的双功能突破

【字体: 时间:2025年06月18日 来源:Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 5.4

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  针对传统棉纤维止血敷料被动吸血导致的止血时间长、易感染等问题,福建医科大学联合医院团队通过原位生长技术将二氧化硅纳米颗粒(SNP)锚定在聚多巴胺(PDA)修饰的壳聚糖无纺布(CSNF)上,结合聚磷酸盐(PP)开发出多功能复合止血敷料PSPC。该敷料具有优异的柔韧性、抗菌性(抗菌率>98%)和促凝活性,在大鼠肝脏/股动脉损伤模型中止血效果媲美商用QuickClot Combat Gauze?,并能显著促进全层伤口愈合,为战场、偏远地区等医疗资源有限场景提供了创新解决方案。

  

在战场急救或偏远地区医疗场景中,急性大出血是导致可预防性死亡的首要因素。传统棉纤维止血敷料虽广泛使用,却存在致命缺陷:其亲水性和多孔结构虽能被动吸收血液,但需大量吸血才能形成凝血,不仅延长止血时间(可能错过黄金救治期),更因潮湿环境成为细菌滋生的温床,增加败血症等严重感染风险。更棘手的是,止血后还需额外使用促愈合敷料,这在医疗资源匮乏地区构成巨大负担。现有含无机颗粒(如高岭土)的商用敷料如QuickClot Combat Gauze?虽能主动促凝,但物理浸渍法固定的颗粒易脱落,可能随血流引发远端血栓或炎症反应。如何开发兼具快速止血、抗菌和促愈合功能的一体化敷料,成为急救医学领域的"圣杯"。

福建医科大学联合医院郑荣团队在《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》发表的研究,给出了创新解决方案。他们采用仿生策略,将贻贝粘附蛋白启发的聚多巴胺(PDA)涂层技术与溶胶-凝胶法结合,在壳聚糖无纺布(CSNF)表面原位生长二氧化硅纳米颗粒(SNP),再通过静电吸附负载聚磷酸盐(PP),构建出"三合一"多功能敷料PSPC。关键技术包括:1)弱碱条件下PDA在CSNF表面的氧化自聚合涂层;2)以四乙氧基硅烷(TEOS)为前驱体的原位溶胶-凝胶法固定SNP;3)PP通过静电相互作用负载。使用SD大鼠建立肝脏划伤和股动脉截断模型评估止血效能,并通过全层皮肤缺损模型验证促愈合效果。

材料制备与表征
SEM显示PDA涂层使SNP均匀分布于CSNF纤维表面(非PDA处理的PSC组SNP呈团簇状),XPS证实Si元素含量达7.08%。PDA的强粘附性使粒子脱落率降至1.2%(物理浸渍法对照组为34.5%),大幅降低颗粒栓塞风险。敷料保持CSNF原有的柔韧性(拉伸强度28.4 MPa)和透气性(透气量1425 g/m2
/24h),适合不规则伤口包扎。

止血机制研究
体外实验揭示三重协同机制:1)CSNF纤维通过毛细作用被动吸液;2)SNP带负电表面激活凝血因子XII,加速内源性凝血途径;3)PP通过提供无机磷酸盐促进凝血酶生成。全血凝血实验显示PSPC使凝血时间缩短至128秒(空白组368秒),血小板吸附量达1.2×108
/cm2
,显著高于单一组分组。

动物模型验证
在肝脏创伤模型中,PSPC止血时间(45秒)和失血量(0.23 g)与QCG相当(p>0.05),但无QCG使用时的放热反应(ΔT<2°C vs QCG的ΔT>15°C)。股动脉模型中,PSPC组所有动物在3分钟内止血,而纱布对照组60%动物需压迫止血超过5分钟。

促愈合与抗菌性能
金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌圈直径分别达8.7 mm和7.3 mm(抗菌率>98%)。全层伤口模型显示,PSPC组第14天伤口愈合率达98%,显著高于商业敷料组(85%),组织学显示更快的上皮化和胶原沉积,这与PDA的促细胞迁移、SNP的促血管生成及PP的抗炎作用有关。

这项研究突破了传统敷料"止血-愈合"分离的设计局限,通过仿生界面工程实现无机颗粒的稳定固定,其止血效能达到军用标准的同时,创新性地整合抗菌与促愈合功能。尤其值得关注的是,所有原料(壳聚糖、硅源等)成本低廉且易获取,生产工艺无需复杂设备,在野战医院或灾害救援场景中具有显著应用优势。未来若开展临床转化研究,或将成为颠覆现有急救止血方案的新一代"傻瓜式"智能敷料。

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