生物衍生止血材料研究進展*

于樂軍 劉晨光

（中國海洋大學海洋生命學院，青島266001）

據統(tǒng)計，全世界每年有約400多萬人在手術后死亡。而術后并發(fā)癥，比如出血和感染，是造成術后死亡的主要原因。術后出血一直是最常見的手術并發(fā)癥，約占所有手術的25%［1］。出血容易引起血液動力學不穩(wěn)定、累積失血量增加、輸血次數增加，并可能引發(fā)手術可視化障礙而延長手術時間，引起致命感染風險，加重患者醫(yī)療保健費用的付出［2-4］。不可控術后出血增加還可引起被手術者酸中毒和體溫過低，從而導致凝血功能障礙（致死性三聯(lián)癥）［1］。更重要的是，它可造成死亡率從0.1%增加到20%［5］。因此，及時有效的止血是降低術后死亡風險及提高術后康復的關鍵。

目前，術后止血通常采用直接加壓、縫扎、使用止血繃帶或止血帶、電凝等傳統(tǒng)止血方法。直接加壓是止血最簡單的方法，壓力降低血流速度，隨后血小板聚集并開始凝血過程；止血帶在阻止肢體出血方面可以產生極好的效果，而在可壓迫的交界區(qū)域，可能需要使用對傷口有直接壓力的止血紗布［6］。電凝法已經有超過80 多年的歷史，其基本原理是利用電流給局部組織加熱而導致熱凝固止血。雖然目前這些傳統(tǒng)的止血方法仍然在臨床上應用，但是，這些傳統(tǒng)手術止血方法會造成直接肌肉和神經組織損傷、將異物引入傷口、引發(fā)術后并發(fā)癥、并浪費寶貴的麻醉時間［7］。因此，研究開發(fā)高效且能快速止血的優(yōu)異止血材料成為更加重要的止血選擇。

首先，理想的局部止血材料應該具有以下性質［1，7］：良好的黏附性，創(chuàng)面處理時間短，止血效果好，手術期間或術后一段時間材料相對穩(wěn)定，不分解，且成本低廉，制備時間短，易于保存且使用便捷，具有靈活的遞送方式（比如噴霧）和即時性。

目前，國內外研究根據材質一般可將止血材料分為3大類：無機類止血材料、合成類止血材料與生物衍生止血材料。無機類止血材料主要包括沸石（zeolite） 、 高 嶺 土 （kaolin） 、 蒙 脫 土（montmorillonite）等，其主要通過分子篩作用吸附血液中大量的水分，進而加快血凝塊的形成。無機類止血材料的代表是被美國食品和藥品管理局（FDA）批準的沸石止血材料QuikClot，已被應用于美國軍隊中，在阿伊戰(zhàn)爭中發(fā)揮了巨大的作用，主要用在危及生命的傷害中止血，但其不可降解性和放熱性的特征限制了其臨床應用［8］。合成類止血材料多為醫(yī)用黏合劑，主要包括氰基丙烯酸酯類組織膠、聚乙二醇類凝膠等，這類止血材料不具有任何內源性止血功能，主要通過在傷口部位發(fā)生交聯(lián)反應或快速聚合，達到迅速黏合與封閉創(chuàng)傷組織的目的。這種材料雖然對創(chuàng)面形成臨時性保護和止血，其缺點也是顯而易見的：a.對創(chuàng)面無促愈合作用；b.清創(chuàng)處理不徹底極易引起創(chuàng)面膿性感染，給患者帶來新的痛苦并使病情綿延。生物衍生止血材料又可分為蛋白質類止血材料和多糖類止血材料兩大類（圖1）。蛋白質類止血材料的主要來源包括膠原蛋白、明膠、纖維蛋白原等。多糖類止血材料的主要來源包括纖維素、淀粉、海藻酸、殼聚糖以及其他多糖類物質。生物衍生止血材料由于其無毒性、良好的生物相容性、生物可降解性以及促凝血活性越來越受到專家學者的重視，其應用前景非常廣闊。

本文就上述生物衍生止血材料的結構、止血機理進行綜述，同時還綜述了近年來有關上述生物衍生止血材料的研究進展情況，并對它們在止血應用中的優(yōu)缺點進行了相應的討論，對未來的止血材料發(fā)展給出了相應的建議。

Fig.1 Structure diagram of bio-derived hemostatic material圖1 生物衍生止血材料結構圖

1 蛋白質類止血材料

1.1 膠原蛋白（collagen）

膠原蛋白（collagen）是一種細胞外基質蛋白，來源非常豐富，可以來源于陸生哺乳動物如牛、馬等，還可來源于水生動物如各種魚類、海參、水母等。膠原蛋白種類很多，可用于止血材料的一般是Ⅰ型膠原蛋白。膠原蛋白具有優(yōu)異的止血活性，促進細胞黏附和增殖，低抗原性、良好的生物相容性等生物學特性。膠原蛋白在止血過程中主要通過激活人血漿中血小板，促使血小板釋放凝血因子，從而誘導凝塊形成止血［9］。

目前，膠原蛋白止血材料以膠原蛋白海綿為主要存在形式，膠原蛋白海綿具有三維網絡立體結構，能夠快速吸取創(chuàng)面的滲出液及血液中的水分，同時激活血小板，加快內源性凝血，引起血小板的聚集，加速血液凝固，局部止血。有學者通過交聯(lián)劑交聯(lián)［10］、透析和自組裝［11］方法分別制備了羅非魚皮膠原蛋白海綿，并研究了這些膠原海綿的物理化學及生物學特性，微觀形貌、生物相容性和止血活性。實驗結果表明，通過EDC/NHS 交聯(lián)、透析和自組裝的羅非魚皮膠原蛋白海綿均具有高的孔隙率，能縮短凝血時間并且生物相容性好，可以作為優(yōu)異的臨床止血材料。但是，膠原蛋白的自組裝來源于分子間的二級鍵相互作用，導致膠原海綿的內鍵較弱，力學性能較低，這極大地限制了其在生物材料中的應用。Luo 等［12］采用乙酸水解法從中華大鯢皮膚中提取膠原蛋白，添加微纖化纖維素（MFC）增韌與京尼平的交聯(lián)，制備了復合增強型膠原蛋白海綿。實驗結果表明，此復合增強海綿通過MFC 與膠原分子之間穩(wěn)定的化學鍵、分子間相互作用和物理增韌作用，增加了孔隙的數量、尺寸和孔隙率，改善了機械性能，縮短了凝血時間。因此可見，化學交聯(lián)與物理增韌相結合是增強膠原蛋白海綿性能，開發(fā)高強度止血材料的有效途徑。

膠原蛋白海綿還可以通過添加其他無機及生物材料以增強其止血能力。Yan 等［13］設計了一種可生物降解的膠原蛋白海綿（圖2），制備過程中加入殼聚糖/焦磷酸鈣納米花以加強止血（CPNFs-Col海綿）。研究結果表明，此膠原蛋白海綿具有快速吸水性，氨基基團在表面富集以及較高的接觸表面積（952.5 m2/g）等特定性能。制備條件優(yōu)化后，此膠原蛋白海綿可激活凝血級聯(lián)的內在途徑，誘導血細胞和血小板黏附，促進血液凝固，實現(xiàn)體外和體內出血控制。另外，此膠原蛋白海綿的生物降解性良好，3周可降解完全。因此，此膠原蛋白海綿可適用于術后治療和腹膜黏連預防，作為臨床止血材料具有良好的應用前景。

Fig.2 Schematic illustration of the preparation process of hemostatic sponge and mechanism for its degradation［13］圖2 膠原蛋白止血海綿制備工藝及止血機理示意圖［13］

1.2 明膠（gelatin）

明膠（gelatin）是膠原三重螺旋結構降解成單分子過程中獲得的產物，一般來源于動物如豬、牛等。明膠在生理環(huán)境中具有低抗原性、生物相容性、生物降解性以及相對低廉的成本等優(yōu)異特性，故可以作為優(yōu)良的局部止血材料應用于臨床。明膠具有強大的吸收性能，可以膨脹至其初始體積的兩倍以上，在局部止血過程中，可以吸收大量的血液和其他液體，它還激活血小板凝聚，作為可吸收的止血材料，用于肛門直腸、鼻出血、神經外科、泌尿科等手術中［14］。

明膠可被制備成薄膜、粉末或海綿等多種形式的止血材料，但明膠的機械性能比較弱，且降解速率不穩(wěn)定，所以限制了其在生物醫(yī)學方面的應用［15］。為了克服這一問題，明膠常常與其他天然聚合物如殼聚糖、透明質酸等混合，以提高其化學穩(wěn)定性和改善其生物和機械性能。Lan 等［16］將明膠和殼聚糖混合材料與單寧酸交聯(lián)，冷凍干燥得到明膠/殼聚糖復合海綿，并對其止血活性及生物降解性進行研究。實驗結果表明，當明膠和殼聚糖比為5∶5（W∶W）時，達到最佳體外凝血指數（BCⅠ），相比于單獨的明膠和殼聚糖材料，此復合海綿在兔動脈出血和肝模型試驗中具有最佳的止血效果，此復合海綿體外降解性能也非常優(yōu)異。究其原因，殼聚糖含有游離的酰胺基團，可以與明膠配位和交聯(lián)，在分子間形成天然的半互穿聚合物網絡，形成多孔結構，從而具有更容易吸附血小板及滲出液的能力。Gu 等［17］通過超聲方法研究了明膠/殼聚糖復合納米纖維的止血活性，實驗結果也同樣表明，復合纖維的止血能力明顯優(yōu)于單獨殼聚糖纖維，且能促進傷后愈合。Hong等［18］通過光誘導聚合的方法制備了甲基丙烯酸酯明膠/透明質酸-丁酰胺化水凝膠生物黏合劑（圖3），該水凝膠黏附性強，能快速阻止豬頸動脈4～5 mm長切口和豬心臟6 mm 直徑穿透孔的高壓出血，生物相容性好。因此，明膠與其他復合物復合后能顯著改善自身生物學性能，提高其用于局部止血材料的應用前景。

在應用過程中，明膠還經常和凝血酶復合使用。目前，國外市場上比較成型的、研究比較多的凝血酶復合明膠止血產品有“Baxter”FloSeal（結合了人凝血酶的牛來源明膠，USA）、Surgiflo（結合了人凝血酶的豬來源明膠，USA）、TachoSil（結合了人纖維蛋白原和人凝血酶的馬來源明膠，USA）。這些止血材料已被應用到各種外科手術中的各種不規(guī)則傷口出血，其在止血過程中能與組織表面緊密結合，并能促進穩(wěn)定血凝塊的形成。

Fig.3 Constituent chemical structures and a schematic diagram illustrating the formation of the photo-triggered imine-crosslinked matrix hydrogel［18］圖3 化學結構組成和光引發(fā)亞胺交聯(lián)基質水凝膠形成的示意圖［18］

1.3 纖維蛋白黏合劑（fibrin sealant）

纖維蛋白黏合劑（fibrin sealant）是含有凝血酶和纖維蛋白原的雙組分復合物，一般是濃縮的纖維蛋白原溶液與凝血酶和Ca2+混合時，產生黏性纖維蛋白凝膠［19］。纖維蛋白密封劑可以直接由來自血庫或來自患者的血漿或血漿的冷沉淀物形成，也可以來自同源供體或合成［20］。冷沉淀或其他生物化學方法來濃縮纖維蛋白原是耗時的，并且通常需要大量的血液，且從混合的人血漿中獲得的血漿或冷沉淀物具有被血源性病原體污染的風險［21］。纖維蛋白黏合劑的主要成分包括：a.FⅠ，制造纖維蛋白聚合物的生物單體［22］；b.活化的凝血酶（因子ⅠⅠa或FⅠⅠa），催化從FⅠ形成可溶性纖維蛋白，并激活因子XⅠⅠⅠa［23］；c.活化因子XⅠⅠⅠ（FXⅠⅠⅠa），它將纖維蛋白聚合物與其自身交聯(lián)（使其不溶）并進入傷口表面［24］。纖維蛋白黏合劑中，人源凝血酶的濃度決定了止血凝塊形成的速度和最終纖維蛋白黏合的拉伸強度，纖維蛋白原的濃度決定了纖維蛋白黏合劑的機械強度［25］。目前，一些臨床止血研究表明，纖維蛋白黏合劑已經應用于各種內外科手術的止血，包括十二指腸潰瘍出血、外周血管手術、心臟手術、全膝關節(jié)置換術等。但這些纖維蛋白黏合劑價格昂貴、且有一定的病毒污染風險，有一定的保質期，且不可能總是按需供應。

目前，在纖維蛋白黏合劑商業(yè)產品中，主要有Evicel（Ethicon，Ⅰnc；Somerville，NJ）和Tisseel（Baxter Healthcare； Deerfield， ⅠL） 兩 種［26］。Evicel是來自于人血漿的纖維蛋白黏合劑，其不含有對人身體產生副作用的抑肽酶，目前在美國被用作外科手術輔助止血劑。Tisseel主要成分是從合并的人血漿中分離的纖維蛋白原，并進行熱滅活和/或溶劑/去污劑提取以降低病毒污染的風險。Vistaseal 是2019 年美國強生公司獲得FDA 許可的最新一代纖維蛋白黏合止血噴霧產品，用于開腹或腹腔鏡手術過程中阻止中度出血。Danker等［27］通過數據庫隨機試驗評估了這幾種纖維蛋白黏合劑在外周血管手術中的治療效果，結果顯示，在所有對照比較中，Vistaseal 和Evicel 顯示出實現(xiàn)快速止血的最高概率（4 min內止血）。

2 多糖類止血材料

2.1 纖維素（cellulose）

纖維素（cellulose）是由植物或細菌產生的最豐富的天然存在的多糖，是由D-吡喃葡萄糖殘基通過β-（1,4）-葡糖苷鍵連接形成的中性同多糖。纖維素具有優(yōu)異的親水性、吸水能力、滲透性和抗拉強度，尤其是細菌纖維素［28］，這些特性使纖維素作為止血材料及創(chuàng)傷敷料擁有良好的應用前景。當前，纖維素止血材料因具有良好的生物相容性，能夠被充分水解吸收，異物反應率低，無免疫風險，已被成功應用于普外科、耳鼻喉科、心血管外科及神經外科手術，尤其適用于毛細血管和靜脈滲液的控制。

纖維素在適當氧化劑存在條件下，其結構中C6伯羥基發(fā)生選擇性氧化反應，即轉化成氧化纖維素。氧化纖維素及氧化再生纖維素止血材料是目前纖維素衍生止血材料應用最廣泛的材料。Surgicel即是美國強生公司生產的一種以氧化纖維素為主要成分的局部止血材料。Surgicel 和可止血紗布等氧化纖維素止血材料主要通過其羧基與血紅蛋白Fe3+相結合，吸收創(chuàng)面滲出液及血液中的水分，同時激活血小板，引起血小板聚集，最后形成凝膠狀，緊貼創(chuàng)面，促進止血。然而，這些商業(yè)化氧化纖維素止血輔料在體內植入后，具有相對較差的止血性和生物降解性，并具有酸性，會引起周圍組織炎癥，對人體造成一定的傷害［29］。因此，近來科學家一直尋找合適的方法對氧化纖維素進行功能化，以提高氧化纖維素的止血能力，改善其存在的缺點。Cheng 等［30］通過將富含氨基的碳納米管接枝到氧化再生纖維素的羧基上，制備了新型功能化氧化纖維素紗布，并對其性能進行了研究。研究結果表明，功能化的氧化纖維素止血紗布與未功能化的相比較，表面積有不同程度的改善，吸水性能明顯提高，兔耳及肝臟止血實驗出血時間（約207 s 和296 s）明顯減少，具有突出的止血效率。

羧甲基纖維素（CMC）是一種纖維素主鏈中一些羥基被修飾成羧甲基的纖維素衍生物。羧甲基纖維素被稱為植物衍生的生物相容性材料，具有良好水溶性。羧甲基纖維素可以充當機械堵塞傷口，并且黏附于傷口表面，通過其富含負電荷催化來促進血液凝固［31］。還有研究表明，溶解在血液中的羧甲基纖維素能激活血小板凝結，并可作為纖維蛋白聚合的橋梁，導致纖維蛋白纖維增厚，從而促進血液凝固［31-32］。Wang 等［33］報道了一種基于新型羧甲基纖維素（CMC） 纖維和縮醛聚乙烯醇（PVA）的自膨脹多孔復合材料（CMCP）（圖4）。此復合材料具有獨特的纖維-多孔網絡、優(yōu)異的吸附能力、快速的液體觸發(fā)自膨脹能力和強抗疲勞能力。體內止血評價證實，其在豬股動脈大出血模型中表現(xiàn)出高止血功效和多重止血效果。并且液體觸發(fā)的自膨脹特性賦予了CMCP 對不規(guī)則和深傷口腔快速和特異的形狀適應能力，有助于對周圍組織施加輔助壓力以加速止血。因此，此復合材料可用于控制嚴重出血和治療狹窄、不規(guī)則或深度創(chuàng)傷。Zhong 等［34］通過酶促交聯(lián)原位制備了一系列多巴胺修飾的羧甲基纖維素水凝膠。此水凝膠具有良好的生物降解性和生物相容性，且顯示出很強的濕組織黏附力（約市售纖維蛋白膠的6 倍），可以應用于皮膚不規(guī)則傷口止血閉合及藥物輸送止血。

2.2 淀粉（starch）

淀粉（starch）是豐富的可再生資源，貯存在植物的種子、塊根和塊莖等器官中。天然淀粉一般包括兩種組分，直鏈淀粉（占20%～30%）和支鏈淀粉（占70%～80%）。淀粉具有良好的生物相容性、生物可降解性、水溶性、容易獲得且低成本的特性，已被廣泛應用于組織工程支架和藥物輸送。淀粉在應用過程中一般經過酶解和交聯(lián)進行改性，改性后淀粉稱為微孔淀粉，顧名思義，其具有高的孔隙率，還具有大的表面積及優(yōu)異的吸水性能。微孔淀粉具有作為臨時血管阻塞劑、吸附劑、藥物載體和止血材料等潛在的應用。Antisdel 等［35］研究發(fā)現(xiàn)，微孔淀粉微球可以吸附血液中的水分，促進血小板凝結，促進血栓生成。Arista?AH［36］是美國FDA 批準商品化的淀粉止血劑，是將淀粉與表氯醇交聯(lián)形成甘油醚鍵制備的。Arista?AH 主要依靠其具有的微孔結構吸收血液中的水分，濃縮血小板和凝血因子，促進血栓的快速形成。Arista?AH 可用于不嚴重的創(chuàng)傷止血，而對于較嚴重的臟器出血能力有限，且其使用的交聯(lián)劑具有一定的毒性，也進一步限制了其在臨床上的應用。

微孔淀粉通常通過鈣改性來進一步促進其止血性能。有學者通過靜電噴霧和超臨界CO2技術［37］，氧化自組裝［38］方式制備了鈣改性微孔淀粉，研究表明，此微孔淀粉通過物理吸附和化學活化機理的協(xié)同作用，表現(xiàn)出良好的止血性能。微孔淀粉還可進一步化學表面修飾，以促進其激活內源性止血過程，提高止血速率。Chen等［39］將淀粉酶解形成微球后，通過醚化反應與季銨官能團交聯(lián)形成陽離子改性淀粉微球。實驗結果表明，該季銨化改性淀粉微球具有高吸水率（304.2%，純淀粉僅為81.8%）、高溶脹度（1 008%，比純淀粉高約4 倍），誘導紅細胞和血小板的黏附，激活內源性止血系統(tǒng)，促進止血。Liu 等［40］基于帶負電荷的微孔淀粉顆粒（M）核和多個季銨化淀粉（Q+）/單寧酸（T 層）逐層組裝構建了多層結構微粒（MQxTy）。MQxTy微粒（圖5）表現(xiàn)出高效的降解性、低細胞毒性和良好的血液相容性。在小鼠松質骨缺損模型中，表現(xiàn)出良好的止血效果、低炎癥/免疫反應、高生物降解性。比格犬實驗進一步證實其在控制骨缺損頑固性出血方面的良好表現(xiàn)。

Fig.4 Schematic and hemostatic diagram of CMCP composites［33］圖4 羧甲基纖維素（CMCP）復合材料制備及止血示意圖［33］

2.3 海藻酸鹽（alginate）

海藻酸鹽（alginate）是一種從植物中提取的陰離子型多糖，由甘露糖醛酸和古洛糖醛酸兩種單體組成。海藻酸鹽具有良好的生物相容性、低毒性、可承受性和高吸附能力等生物學特性，作為傷口輔料具有巨大的應用發(fā)展?jié)摿?。通過將海藻酸鹽的陰離子與Ca2+等二價陽離子進行離子交換，就可以得到Ca-Alg水凝膠。當與血液接觸時，Ca2+被釋放，以交換鈉離子。Ca2+將通過加速血小板聚集和作為凝血級聯(lián)的輔助因子來激活凝血過程［41］。然而，凝膠速度不可控以及生理條件下的不穩(wěn)定性限制了其應用［42］。

因此，為了克服這一局限性，通過將海藻酸進行不同的功能化修飾或與其他無機及生物材料（生物玻璃、殼聚糖、明膠等）復合可以制備具有更好止血性質的凝膠。Xu 等［42］在EDC/NHS 催化下，通過乙烯醚側鏈與氨基丙基乙烯醚（APVE）一步酰胺化反應對海藻酸鈉（SA）進行改性，制備了一種新型的乙烯醚功能化海藻酸（SA-VE）凝膠。大鼠尾部止血實驗結果表明，SA-VE凝膠能在26 s內快速止血，具有在創(chuàng)面敷料中的潛在應用價值。Golafshan等［43］制備了一種新型納米雜化互穿網狀水凝膠，該水凝膠由鋰皂石（laponite），即聚乙烯醇-海藻酸鹽組成，具有可調節(jié)的機械、物理和生物性能。凝血實驗表明，該凝膠促進止血，且有優(yōu)異的生物相容性，可作為傷口愈合的材料的候選。

除了止血水凝膠外，海藻酸鹽還可制成微球及纖維等形式用于止血應用。Fathi等［44］制備了由藻酸鹽、殼聚糖和沸石（A-C-Z）組成的水凝膠顆粒。全血凝血實驗表明，此合成凝膠顆粒（4%A、1%C 和4%Z）15 s 內促進血液凝聚，且具有良好的溶脹性和生物降解性，可以作為潛在的創(chuàng)傷性止血的止血劑。

Fig.5 Synthesis and hemostatic mechanism of microporous starch microspheres（MQxTy）［40］圖5 微孔淀粉（MQxTy）微球合成及止血機理［40］

2.4 殼聚糖

殼聚糖是甲殼素脫乙酰達到50%以上的產物，是一種富含氨基的多糖，由β-1,4-糖苷鍵連接的重復單元N-乙?；?D 葡糖胺和D-葡糖胺組成。因N-乙酰-D-葡萄糖胺被脫乙?；纬蒁-葡萄糖胺，在其分子結構上產生游離氨基，所以殼聚糖帶有正電荷，是自然界含量豐富的陽離子堿性多糖。殼聚糖因為其生物相容性、生物降解性和抗菌性等優(yōu)良的生物學特性，可以作為一種良好的局部止血材料。殼聚糖止血機理目前還沒有統(tǒng)一定論，一般認為是殼聚糖表面所帶的正電荷與血液中紅細胞（含唾液酸）和血小板（含磷脂酰膽堿）的負電荷靜電相互作用，促進紅細胞聚集，并激活血小板，引起血小板聚集，導致最終的止血過程［45-46］。有研究表明，殼聚糖的脫乙酰度（DDA）和分子質量對殼聚糖的止血能力影響顯著，較高程度脫乙酰度（DDA） 的殼聚糖可促進紅細胞和血小板的聚集［47］。

殼聚糖分子鏈每個重復單元中存在具有活性的兩個羥基（C-3、C-6位）和一個氨基（C-2位）是其一個重要的特征，活性羥基和氨基的存在使得殼聚糖易于被化學修飾。因此，可以通過表面改性和冷凍干燥制備不同的新型殼聚糖生物支架及傷口輔料。目前，殼聚糖可以加工成凝膠、納米纖維、膜、微珠、納米顆粒、微粒子、支架、海綿狀結構等多種功能形式［48］。殼聚糖的優(yōu)良生物學特性，使殼聚糖可以以這些形式應用到藥物輸送，組織工程、生物醫(yī)學植入、傷口愈合以及局部止血等方面。目前商業(yè)化殼聚糖止血產品有Chitogauze、Celox Gauze、 Mini-sponge dressing、 Hemcon、Trauma Gauze 和ChitoFlex。這些止血產品相較于纖維蛋白類止血材料更加經濟，并且具有良好的止血能力，并可以有效降低血液黏稠度較高的傷者使用后罹患血栓的風險。但是，殼聚糖來源于蝦蟹的殼，可能會對患者造成過敏反應，且基于殼聚糖的水凝膠和海綿對嚴重出血的效力有限。此外，由于電荷相互作用和晶體結構，殼聚糖難溶于水，從而造成與組織的相互作用比較弱，最終導致其對組織的黏附力不足［49］。

受貽貝黏附蛋白（MAPs）的啟發(fā)，將兒茶酚偶聯(lián)到殼聚糖上對其改性，可大大增強所制備材料的黏附性能。目前，這種材料的研發(fā)和應用已經成為科學家研究的熱點之一。Huang 等［50］制備了兒茶酚偶聯(lián)殼聚糖多功能水凝膠，該水凝膠可以注射到內部、不規(guī)則出血部位和骨缺損部位，然后快速自愈（2 min內），形成完整的水凝膠，充分填充缺損部位，并在手術過程中在體液存在的情況下強黏在出血部位。

殼聚糖可以和海藻酸鹽、明膠、羥基磷灰石、透明質酸、膠原蛋白、纖維素等材料混合在一起，制備止血增強的復合止血材料，并且還可搭載抗炎、殺菌及止血藥物，如姜黃素、氧化鋅、納米銀、氨甲環(huán)酸等來促進止血及傷口愈合。Qiu等［51］采用雙鍵正十二烷基殼聚糖（DCSG）和氧化石墨烯（GO）合成了復合冷凍凝膠（圖6）。此低溫凝膠具有大孔結構、高流體吸附能力、優(yōu)異的機械性能和流體觸發(fā)形狀恢復性能。體外凝血實驗證明，DCSG/GO5%比醫(yī)用明膠海綿具有更好的凝血效果。此外，低溫凝膠對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均具有良好的近紅外輔助光熱抗菌活性，經20 min 近紅外照射后，99%的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌被殺死。因此，DCSG/GO 冷凍凝膠在臨床出血控制和抗感染治療方面具有巨大的潛在應用前景。Patil等［52］制備了一種負載二氧化硅納米粒和鈣的殼聚糖/明膠干凝膠，該復合材料通過二氧化硅滲透作用形成了互連的800 μm 長導管，從而具有優(yōu)異的吸收能力（干重的640%）。此復合物通過其成分與紅細胞和血小板的多模式相互作用，促進血小板活化以及凝血酶的生成，促進止血。體外凝血實驗表明，該復合材料相比商業(yè)Celox和紗布凝血能力提高了16 倍多。大鼠股動脈損傷結果表明，此復合材料止血（2.5 min） 明顯快于市售Celox（3.3 min）和紗布（4.6 min），并且易于從傷口中取出。因此，此干凝膠復合物具有作為快速局部止血劑的應用潛力。Sundaram等［53］將血管收縮劑硫酸鋁鉀（0.25%PA）和凝血激活劑氯化鈣（0.25%Ca）包埋殼聚糖（2%Cs）水凝膠中形成的復合水凝膠來增強Cs 的止血性能。大鼠肝臟和股動脈出血模型研究表明，與商業(yè)止血劑——纖維蛋白封閉劑和Floseal 相比，復合水凝膠在更短的時間（（20±10）s，（105±31）s）內實現(xiàn)止血，表現(xiàn)出更高的止血效率。因此，此復合水凝膠止血劑在低壓出血部位具有潛在的應用價值。

Fig.6 Synthesis and hemostasis of Chitosan/Graphene oxide（DCSG/GO）［51］圖6 殼聚糖/氧化石墨烯（DCSG/GO）合成及止血抗菌示意圖［51］

2.5 其他多糖

瓊脂糖（agarose）是瓊脂的主要成分，是從海洋紅藻中提取的生物相容性多糖，含有重復的瓊脂二糖單元，可以制備成熱可逆凝膠。瓊脂糖與納米羥基磷灰石混合制備的組織支架具有止血特性，能降低活化部分促凝血酶原激酶時間，提高二磷酸腺苷（ADP）誘導的血小板聚集，誘導玻連蛋白吸附在支架表面上［54-55］。Zhang 等［56］通過簡單混合瓊脂糖-乙二胺共軛物（AGNH2）和雙醛功能化聚乙二醇（DFPEG）溶液，制備了基于瓊脂糖的具有pH 響應的自愈合可注射水凝膠。兔肝體內止血實驗表明，該水凝膠能有效止血。與常規(guī)紗布治療相比，用此水凝膠治療后出血總量急劇下降至（0.19±0.03）g，止血時間明顯短于10 s。因此，此水凝膠有望成為危急情況下長效傷口敷料的候選材料。

透明質酸（hyaluronic acid）一種親水性糖胺聚糖，幾乎存在于哺乳動物組織的每個部位，是細胞外基質的重要組成部分，并調節(jié)各種生物功能。透明質酸具有優(yōu)異的生物相容性、非免疫原性和可生物降解的特征引起了專家學者的濃厚的興趣［57］。透明質酸還具有高保水性和內在溶脹性，可以通過化學改性制備成各種水凝膠形式，應用于生物醫(yī)學方面，如傷口愈合、骨關節(jié)炎治療及骨再生等。有學者［58］將透明質酸與明膠通過交聯(lián)劑結合，制備了一種原位可注射水凝膠，實驗結果表明此凝膠穩(wěn)定性好，成膜后強度大，具有優(yōu)異的密封強度，可以作為局部止血材料應用。受扇貝和貽貝黏附行為的啟發(fā)，Wang 等［59］和Liu 等［60］分別制備了鹽酸多巴胺/透明質酸和ε-聚賴氨酸/透明質酸水凝膠。這兩種水凝膠都通過辣根過氧化物酶酶促交聯(lián)由溶膠-凝膠的轉變，凝膠時間均在幾秒鐘完成。大鼠止血模型結果顯示，與對照組相比，止血時間縮短，止血效果明顯。大鼠皮膚損傷模型表明，兩種凝膠均能觀察到膠原代謝和肉芽組織形成。因此，這兩種凝膠均具有作為傷口輔料的潛在應用潛力。

3 總結與展望

隨著現(xiàn)代醫(yī)療的快速發(fā)展，對臨床止血材料性能要求越來越高。生產快速、高效、安全、便于攜帶的新型止血材料就顯得格外重要。然而，目前可用于臨床的止血材料，大部分都是單一組分的止血材料，且或多或少存在一定的缺點和局限性，限制了它們的臨床應用。如：無機材料沸石等易導致熱損傷；合成材料能引起創(chuàng)面膿性感染；膠原蛋白會引起免疫反應；明膠會過度膨脹，引起損傷，對大規(guī)模急性出血能力有限；纖維蛋白原黏合劑制備較慢，昂貴且易引起免疫反應；纖維素膨脹后對周圍器官造成壓力，對嚴重出血止血能力有限；淀粉黏附性不好，且形成的血凝塊易脫落，會引起繼發(fā)性出血；殼聚糖會引起患者局部過敏反應（腫脹、皮疹、呼吸困難等），材料降解較慢等。因此，研制的新型止血材料的安全性成為首先考慮的前提。未來止血材料的發(fā)展，應針對不同類型創(chuàng)面的需求，在保證生物安全性及抗菌性能的同時，能進一步提高止血材料的止血效率。對生物衍生止血材料進一步功能化修飾的同時，將生物衍生止血材料輔以無機或合成類止血材料或者生物衍生止血材料之間互相搭配，通過不同的構建方法，如層層疊加、內外包裹、自組裝等，合理的構建不同形貌（海綿、水凝膠、止血微粒等）的新型復合止血材料，將成為今后止血材料研究的重點及發(fā)展方向。