浙大欧阳宏伟教授与华理朱麟勇教授《Nat. Commun.》研发能够在数秒内完全止住大动脉损伤和心脏穿透伤大出血的仿生水凝胶材料

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本文经授权转载自微信公众号BioArt（ID:BioGossip）。

快速止血和伤口封闭是临床上一个巨大的需求，每年因无法有效控制出血从而死亡的人数巨大，同时由于无法快速有效控制出血而造成的血液制品消耗量巨大。临床上采用的止血方法和产品速度较慢，对于动脉和主要脏器大出血没有有效的快速止血手段。止血材料要实现临床快速止血需要克服4大挑战：1.材料需要有较强的湿面组织粘附力；2.合适的力学性能来承受血压和与周边组织的挤压和摩擦；3.有较好的生物相容性；4.操作简单快速。但目前没有一款临床止血产品能够满足湿面粘附要求。

2019年5月15日，浙江大学医学院欧阳宏伟教授课题组开展以人体组织材料为模板仿生研发先进生物材料。胶体方面以人体内最强大的胶体组织---软骨为标杆，采用软骨的主要胶原和多糖成分，嫁接华东理工大学朱麟勇教授团队的交联技术，合作研发了一种能够在数秒内完全止住大动脉损伤和心脏穿透伤大出血的仿生水凝胶材料。相关研究论文A strongly adhesive hemostatic hydrogel for the repair of arterial and heart bleeds在线发表在Nature Communications杂志上。

本研究通过对FDA认证的天然蛋白和多糖进行了改性，获得了成分仿生具有较强湿面组织粘附力和较强力学性能的Matrix Gel材料。Matrix Gel的主要成分是甲基丙烯酸甲酯修饰的明胶（GelMA）和邻硝基苄基类光扳机分子（NB）修饰的透明质酸(HA-NB)。光照后GelMA上的双键自胶联，形成第一层网络，HA-NB上的光生醛基与GelMA上的氨基反应胶联，形成第二层网络，从而极大的增强了胶体的力学。胶体与组织界面处，HA-NB的光生醛基与组织上的氨基反应，能增强胶体在湿面组织上的粘附力。

Matrix Gel成胶粘附在组织上最高能够承受350 mmHg的压力，证明了胶体的强组织粘附性和力学性能。动物实验证明，对于猪颈动脉损伤（4~5mm的伤口），Matrix Gel能够在20秒内完全封闭伤口，并且在术后无渗血情况发生。术后动物全部存活，血管血流无明显减小，证明血管通畅，没有形成血栓。两周后，胶体仍贴敷在血管伤口处，组织学切片显示伤口明显再生。

猪左心室壁穿透伤止血实验发现，用内径为6mm的铁管穿透左心室后，血流喷涌而出。涂胶并光照2~4次后，伤口被完全封闭，血流停止，全部操作在30秒内完成。术后无渗血情况发生，动物全部存活。两周后，胶体仍贴敷在心脏伤口处，组织学切片显示伤口已经基本修复。各项生化指标均处于正常值，无心脏缺血和心梗等情况发生。

止血效果图

本研究使天然生物大分子材料获得了快速成胶性能，较强的湿面组织粘附性能，较强的力学性能同时具有良好的生物相容性和降解性能，同时解决了上述4大挑战。Matrix Gel前驱体粘度低，可注射，使用方便，可用于创伤快速止血、开放性手术和微创内镜手术止血及创口封闭等场景，无需缝合操作，是理想的医用胶水材料。

据悉，浙江大学基础医学院李达三·叶耀珍干细胞与再生医学研究中心博士后洪逸和博士周飞飞为共同第一作者，华东理工大学朱麟勇教授、浙江大学基础医学院李达三·叶耀珍干细胞与再生医学研究中心章淑芳副教授和欧阳宏伟教授为共同通讯作者。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-019-10004-7

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