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一、双组分纳米和超细纤维气凝胶:止血黑科技?
大家好,今天咱来聊聊战场上和生活中都超棘手的出血难题,尤其是交界性出血!这可是在偏远地区和军事场景里,导致可预防性死亡的大“元凶”,腹股沟部位出血就占了潜在可避免死亡的19.2%,好多伤者在送到医院前就因为它没了。像传统的止血办法,比如XStat®、QuikClot® Combat Gauze(QCG®),效果都不太理想,死亡率一直降不下来。现在,救星来啦——双组分纳米和超细纤维气凝胶(NMA)!它能注射到又深又窄的伤口里,快速止血,堪称止血界的“超级英雄”。
二、NMA到底啥来头?
NMA主要由聚乳酸(PLA)纳米纤维和聚(ε-己内酯)(PCL)微纤维组成,就像把两种超厉害的材料“绑”在一起。它的制作过程超复杂,得用电纺丝、湿纺丝、冷冻铸造和交联这些技术。PCL微纤维让它有柔韧性、回弹性,能快速恢复形状;PLA纳米纤维增强结构,还能吸附血小板和凝血因子。这两种纤维缠在一起,再加上明胶涂层,让NMA机械性能超棒,还能加速凝血。
三、结构和性能?
制作NMA的时候,先用电纺丝做出PLA纳米纤维垫,再处理、切割、分散;然后用湿纺丝做出PCL微纤维,同样处理后,把它们和明胶混合,冷冻干燥,再交联就成啦。从Micro-CT图像能看到,NMA孔隙多,和其他材料不一样。SEM图像也显示,它结构独特,由缠在一起的PCL微纤维、PLA纳米纤维和明胶纳米纤维构成。而且,NMA比XStat®轻很多,孔隙率更高,这些特点让它在止血上有天然优势。
在机械性能方面,NMA简直无敌!压缩测试表明,它承受的压力比其他材料高,比弹性模量也超高。
经过多次压缩测试,在不同应变下,它的抗压能力和形状恢复能力都远超XStat®、NA和MA。改变交联时间还能调节它的机械强度,交联6小时的NMA在100次循环测试中都没出现问题。
另外,NMA韧性超强,能储存很多弹性势能,应力分布均匀,模拟结果和实验完全吻合。在血液流动模拟中,NMA的血液吸收效率高、流速均匀,壁面剪应力低,这些都为快速止血打下了基础。
四、吸水、凝血能力咋样?
NMA吸水和吸血能力超强,比XStat®厉害太多。刚接触水和血液的几秒内,它就能吸收大量液体,而且吸收速度超快。在形状恢复方面,NMA干态压缩后,遇水或血液能迅速恢复原状,恢复时间比XStat®短太多。从SEM图像能看到,NMA吸收血液后,血细胞分布均匀,聚集的红细胞数量也多,这对凝血非常关键。
在体外凝血实验里,NMA表现也超出色。溶血实验表明它生物相容性好;动态全血凝血实验显示,它的凝血指数低,凝血时间短。红细胞和血小板黏附实验发现,NMA上黏附的红细胞和血小板数量最多,这说明它能更好地促进凝血。另外,NMA对凝血途径的影响也很大,它的PT和aPTT值比商业产品低很多,意味着能更快激活凝血过程。
五、动物实验效果如何?
在动物实验里,研究人员严格按照标准,用猪做交界性出血模型。实验分了几组,有不治疗的对照组,还有用XStat®、QCG®治疗的组,NMA也在其中。结果发现,NMA治疗的猪100%存活,而且止血超快,几乎没失血。其他组就没这么幸运了,XStat®和QCG®治疗的猪死亡率高,失血多,还止不住血,老是再出血。从生理指标上看,NMA治疗后,猪的平均动脉压稳定,心率正常,其他组则波动很大。这说明NMA不仅能止血,还能维持身体正常的生理状态。
六、这技术有啥优势和局限?
NMA优势太明显啦!它机械性能好,能快速恢复形状,高效吸收血液,凝血能力强,还能激活凝血途径,在动物实验里效果惊人。而且它生物可降解,以后可能在伤口愈合和组织再生方面大显身手。不过,它也有不足的地方。比如这次研究用的动物实验数据部分是之前的,实验过程也没办法完全做到双盲。实验用的猪是阉割过的雄性,还在麻醉下进行,和真实情况有差距。还有,没测试NMA在极端环境下的稳定性。但这些都不影响它成为超有潜力的止血材料,未来改进后肯定更厉害!
七、一起来做做题吧
1、以下说法正确的是( )
A. 交界性出血导致的死亡率已显著下降
B. XStat® 在所有情况下都能有效止血
C. 目前开发的潜在治疗方法不存在问题
D. 交界性出血是可预防性死亡的主要原因
2、双组分纳米和微纤维气凝胶(NMA)主要由以下哪种成分组成( )
A. 聚乳酸(PLA)纳米纤维和聚己内酯(PCL)微纤维
B. 聚乳酸(PLA)微纤维和聚己内酯(PCL)纳米纤维
C. 仅聚乳酸(PLA)纳米纤维
D. 仅聚己内酯(PCL)微纤维
3、在制备双组分纳米和微纤维气凝胶(NMA)时,最后一步是( )
A. 静电纺丝
B. 交联
C. 冷冻干燥
D. 混合
4、关于 NMA 与 XStat® 的比较,以下说法错误的是( )
A. NMA 的压缩力比 XStat® 高
B. NMA 的韧性比 XStat® 低
C. NMA 的吸血能力比 XStat® 强
D. NMA 的形状恢复时间比 XStat® 短
5、在体内实验中,NMA 治疗组的猪( )
A. 全部在 180 分钟内死亡
B. 失血最多
C. 能实现立即止血且无再出血情况
D. 平均动脉压不稳定
参考文献:
Shahriar, S.M.S., et al. Bicomponent nano- and microfiber aerogels for effective management of junctional hemorrhage. Nat Commun 16, 2403 (2025).