《MedComm – Biomaterials and Applications》：Barnacle-Inspired Water-Displacing Injectable Adhesive for Rapid Hemostasis and Antibacterial Sealing in Wet Environments
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在潮湿或活动性出血环境中，无法控制的出血仍然是创伤管理和外科手术中的重大临床挑战。传统的止血剂和组织粘合剂在与组织界面的血液或水分接触时，往往表现出不足的粘附强度和延迟的凝血反应。受藤壶胶水下粘附机制的启发，研究人员开发了一种可注射的多功能止血粘合剂，该粘合剂
在潮湿或活动性出血环境中，无法控制的出血仍然是创伤管理和外科手术中的重大临床挑战。传统的止血剂和组织粘合剂在与组织界面的血液或水分接触时，往往表现出不足的粘附强度和延迟的凝血反应。受藤壶胶水下粘附机制的启发，研究人员开发了一种可注射的多功能止血粘合剂，该粘合剂能够实现快速凝血、对湿组织的强粘附以及固有的抗菌性能。该粘合剂整合了硅油辅助的水置换相和由羧甲基壳聚糖（carboxymethyl chitosan, CMC）、透明质酸（hyaluronic acid, HA）和季铵化壳聚糖（quaternized chitosan, QCS）组成的生物粘附聚合物网络。体外测试显示，凝血指数（blood clotting index, BCI）显著降低至（9.0%±0.6%）和凝血时间缩短至（2.6±0.5分钟），优于商业明胶海绵。增强的红细胞吸附和优异的湿组织粘附强度（猪皮上27.3 kPa）与纤维蛋白胶相比进一步证实了其止血效果。该粘合剂还表现出优异的细胞相容性和显著的抗菌活性。总体而言，这种仿藤壶的可注射粘合剂为在潮湿临床环境中实现快速止血和抗感染伤口密封提供了一种有前景的方法。
**论文解读：仿藤壶水置换型可注射粘合剂在湿性环境中的快速止血与抗菌密封研究**
**研究背景与问题**
出血是全球可预防性死亡的主要原因之一，尤其在创伤、急诊手术和战地医学中，约占创伤相关死亡的30%–40%。传统止血方法如缝合、钉合和夹闭需要专业技能和较长操作时间，且在湿性或活动性出血环境中，血液和界面液体会形成持久水化层，阻碍粘合剂与组织的紧密接触，导致粘附强度不足和凝血延迟。现有止血材料如明胶海绵、氧化再生纤维素、纤维蛋白胶和氰基丙烯酸酯粘合剂虽有一定临床效用，但性能常受湿环境限制。因此，开发能在湿生理环境中保持强粘附和快速凝血的可注射生物粘合剂是伤口管理中的重大挑战。
**研究目的与设计**
受藤壶胶水下粘附机制的启发，研究人员设计了一种仿藤壶的可注射粘合剂。藤壶胶是一种多相材料，其脂质组分可置换界面水和污染物，使粘附蛋白能与基底紧密接触并形成交联网络。本研究将硅油作为疏水性水置换剂，模仿藤壶的脂质辅助水去除机制，并整合羧甲基壳聚糖（CMC）、透明质酸（HA）和季铵化壳聚糖（QCS）构建生物粘附聚合物网络。该设计旨在实现快速凝血、湿组织强粘附、抗菌活性和良好细胞相容性。该研究发表在《MedComm – Biomaterials and Applications》期刊上。
**主要技术方法**
研究人员采用以下关键技术方法：
- **材料制备**：通过简单混合法，将硅油与CMC、HA和QCS在磷酸盐缓冲液（PBS）中混合，形成可注射粘性膏体。
- **理化表征**：使用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析化学结构；流变学测试评估粘弹性；接触角测量表面润湿性；溶胀实验评估吸水性能。
- **止血性能测试**：包括体外全血凝血时间、凝血指数（BCI）、红细胞吸附和血小板粘附实验；体内使用大鼠肝脏出血模型评估止血效果。
- **粘附性能测试**：使用猪皮进行搭接剪切试验，模拟血液覆盖基底测试水置换能力。
- **抗菌和细胞相容性**：对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌进行抗菌活性测试；使用NIH 3T3成纤维细胞进行活/死染色评估细胞毒性。
所有样本均来自商业来源，如CMC（Macklin Biochemical Co. Ltd）、HA（Yuanye Bio-Technology Co. Ltd）、QCS（Aladdin Reagent Co. Ltd），动物实验经暨南大学动物护理和使用委员会批准。
**研究结果**
- **设计与制备**：粘合剂通过共溶聚合物和硅油混合得到，具有可注射性和适应性，能迅速贴合不规则表面。
- **FTIR表征**：FTIR光谱显示广泛的氢键（3200–3400 cm
?1），–COO
?基团（1600–1650和1400–1450 cm
?1），C–O–C伸缩振动（1150–1080 cm
?1），以及Si–O–Si和Si–CH
3振动（1020–1100和800–850 cm
?1），确认硅油成功整合。
- **流变性能**：频率扫描显示存储模量（G′）始终高于损耗模量（G″），表明主导弹性行为；剪切速率测试显示剪切变稀行为，粘度随剪切率增加而降低，证明良好可注射性。
- **接触角和溶胀**：接触角约107°，表明适度疏水表面；溶胀率在5分钟内快速增加至约0.8，随后达到平衡（约0.9–1.0）。
- **止血性能**：体外凝血时间为2.6±0.5分钟，显著短于明胶海绵（6.6±1.5分钟）和空白对照（12.7±1.5分钟）；红细胞吸附率为60.3%±5.3%，高于明胶海绵（33.3%±4.6%）；BCI值低至9.0%±3.6%，远低于明胶海绵（72.0±9.0%）；血小板粘附增强（p<0.05）。体内大鼠肝脏出血模型显示，粘合剂显著减少血液损失（约50 mg），优于对照组（约380 mg，p<0.01）和纤维蛋白胶（约110 mg，p<0.05）。
- **湿组织粘附**：搭接剪切强度为27.3±0.7 kPa，显著高于纤维蛋白胶（7.0±0.3 kPa，p<0.01）；模拟血液覆盖基底实验显示，粘合剂能有效置换血液层并实现直接接触；对玻璃和塑料等基底也表现出强粘附性（支持500 g重量）。
- **抗菌活性**：对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率分别约为88%和92%，显示出广谱抗菌能力。
- **细胞相容性**：NIH 3T3细胞在直接接触条件下，活/死染色显示高密度活细胞，细胞活力保持在85%–90%以上，表明良好生物相容性。
**讨论与结论**
讨论部分指出，该粘合剂的优异性能归因于硅油介导的水置换、静电相互作用、氢键和聚合物链缠结的协同效应。与被动吸收型材料相比，它能主动促进凝血。局限性包括长期降解行为和体内安全性需进一步研究，以及仅使用小动物模型。结论强调，该仿藤壶可注射粘合剂通过整合水置换能力、强湿粘附、快速止血、抗菌活性和生物相容性，为创伤管理、手术止血和紧急伤口密封提供了潜在应用前景。总体而言，这项研究为开发多功能湿性粘合剂提供了新策略，并展示了其在临床转化中的巨大潜力。
