基于润湿性调控策略的木棉纤维止血材料制备及其结构-效应机制研究

针对传统棉纱布(CG)止血性能不足和血痂粘附严重等问题，研究人员通过水刺缠结和化学改性技术开发了亲水性木棉纤维纱布(H-KG)和Janus结构木棉纤维纱布(J-KG)。研究表明，木棉基纱布通过多尺度毛细管力形成的三维流体传输网络显著缩短止血时间并减少失血量，其Janus不对称润湿性结构有效避免了伤口-敷料界面血痂堆积。该研究首次揭示了木棉纤维的止血机制，为经济作物高值化生物医学应用提供了新思路。

　　

在创伤救治领域，非致死性出血仍是导致伤亡的主要原因，而传统棉纱布(CG)存在止血效率低、移除时易造成二次损伤等瓶颈问题。其根本原因在于CG缺乏有效的凝血因子富集机制，且湿润状态下会与伤口形成顽固的生物粘附界面。针对这一临床挑战，东华大学的研究团队创新性地将农业经济作物木棉纤维转化为高性能止血材料，相关成果发表于《Industrial Crops and Products》。

研究团队采用水刺缠结技术构建三维纤维网络基底，通过界面化学改性开发了亲水性木棉纱布(H-KG)和具有润湿梯度的Janus木棉纱布(J-KG)。关键技术包括：1）利用20 wt% NaOH溶液梯度处理实现不对称润湿性调控；2）通过SEM、AFM和FTIR表征材料微观结构；3）采用液体管理测试仪(MMT)评估流体定向传输性能；4）建立大鼠断尾和皮肤切割模型进行体内止血评价；5）通过最大剥离力测试量化敷料-伤口界面粘附强度。

【材料制备与表征】
水刺工艺形成的三维网络结构使木棉纱布具有优于CG的柔韧性（断裂伸长率提升42%）。FTIR分析显示H-KG和J-KG保留了木质素特征峰(1502 cm^-1)，赋予材料天然抗菌性。独特的薄壁介孔结构（2-40 nm）产生协同毛细效应，使热保留性能较CG提升25%。

【流体传输性能】
J-KG展现典型Janus润湿特性：疏水面接触角125.45°→0°的转变仅需1.08秒，而亲水面实现瞬时铺展。MMT测试证实其纵向湿度差达CG的3倍，归因于中空微通道形成的二级毛细网络。

【止血机制】
体内实验显示H-KG使断尾模型失血量减少42.53%，皮肤切割模型止血时间缩短至44.19±3.75秒。机理研究表明：1）轴向空腔产生初级毛细力启动流体传输；2）薄壁介孔提供持续液体桥接；3）表面纳米沟槽通过尺寸筛分效应空间限域凝血因子，使凝血酶局部浓度提升8倍。

【临床优势】
J-KG的最大剥离力(84.67±8.33 mN)仅为CG的24%，这归功于润湿梯度驱动的单向流体传输机制，有效避免血痂在界面沉积。其分层止血理论为"多尺度结构调控止血机制"提供了新范式。

该研究开创性地将木棉纤维这一传统经济作物转化为高性能止血材料，其提出的"毛细驱动相分离-渗透路径优化-凝血组分富集"三级作用机制，不仅解决了临床敷料易粘连的痛点问题，更为农业资源的高值化生物医学应用开辟了新途径。特别是材料中保留的木质素成分兼具抗菌功能，使其在战场急救和灾害医学领域具有重要应用前景。