1秒形成止血屏障膜！贻贝启发的止血海绵，再登《Science》子刊，首次用于临床！

新型止血材料的报道已屡见不鲜。在大多数临床环境中，止血材料的首选是含有纤维蛋白的材料。然而，含有纤维蛋白的材料对凝血障碍患者并不适用。针对围手术期出血，尤其是凝血障碍患者的出血，更高效的止血材料的开发仍然是一个挑战。而目前，也暂无一例在凝血障碍状态下表现出止血作用的材料的报道。

大难题：凝血障碍患者止血

凝血障碍也被称为出血性疾病，其发生有多种原因，最为人熟知的是类似血友病这样的遗传性疾病，由于它曾在欧洲多个国家的皇族中长期流行，也被称之为“皇家病”。十九世纪英国维多利亚女王家族就是一个著名的血友病家族（图1）。除了遗传疾病，肝肾慢性疾病，癌症，药物使用（如肝素、华法林、阿司匹林等）及弥散性血管内凝血（DIC）等都是常见的病因。

图1. 出血的“皇家病”——血友病（图片来源自网络）

因此，能够“独立于血液条件”的止血剂亟待开发。而开发这种不依赖于血液条件的凝血材料的基本前提是生物聚合物本身不受凝血酶和纤维蛋白原的作用，可以在上述凝血障碍条件下诱导活性凝血。

世界上第一个不流血的注射针

不知道大家还是否记得几年前发表在Nature Materials上的一篇文章（Nat. Mater.2017, 16, 147-152）。来自韩国的研究团队报道了一件“打针不出血”的故事，通过在针头上涂抹极少量的部分交联邻苯二酚功能化的壳聚糖（CHI-C），能够完全防止组织穿刺术后的失血，在凝血受影响的患者和感染性血源性疾病患者中具有重要的应用前景（图2）。

采用这种即使扎针也不会流血的注射针头

在这篇文章报道之后，研究团队中韩国科学技术院的Haeshin Lee教授课题组继续对邻苯二酚的化学结构进行研究。通过对邻苯二酚衍生物化学结构的优化，他们发现邻苯二酚和阳离子电荷的结合可立即（< 1s）与血浆蛋白分子间络合形成止血屏障膜。因此，只要血液中存在一定水平的血浆蛋白，邻苯二酚和阳离子的协同作用就会产生止血的粘附膜，且不受血液条件的影响。作者们用相当低水平的人类肝移植患者的血小板证明了CHI-C在血液中的止血能力。并在大剂量实验中（猪模型下~60 mg/kg，人体临床研究~8 mg/kg）验证了CHI-C的止血性能。在人体试验中也验证了出色的止血效果和合理的安全性后，作者进一步对CHI-C的降解和代谢作了考察，讨论了CHI-C与现有止血材料相比的实用优势。该工作以“Coagulopathy-independent, bioinspired hemostatic materials: A full research story from preclinical models to a human clinical trial”为题发表在最新一期的《Sci. Adv.》上（图3）。

图3. 文章标题信息

快速形成血液蛋白屏障

作者使用模具和冷冻干燥方法制作了多孔CHI-C止血海绵。并发现，CHI-C溶液与血液和血浆接触时会自发形成一层界面膜。通过壳聚糖和CHI-C在与人血浆接触时表现出不同的界面行为，证明邻苯二酚在这一现象中起着重要作用。随着接触时间的增加，CHI-C可形成一层机械刚性的、外观清晰的薄膜。界面膜的形成表明，血浆组分(主要是蛋白质)与滴加的CHI-C溶液连续结合/络合（图4）。这种由血液中的CHI-C形成的膜被称为血液蛋白屏障（BPB）。作者也证明了CHI-C可与几乎所有的血浆蛋白即时络合，并观察到相应的BPB的快速形成。

图4. CHI-C的制备机理以及CHI-C与血浆接触形成的界面膜的表征

图5. CHI-C与血浆蛋白的结合以及BPB膜的表征

完成临床前的评估

之后，作者分别通过CHI-C海绵在肝素化兔股动脉出血模型，以及在猪创伤性钝性肝损伤血液稀释和低温凝血障碍模型中的止血应用，完成了临床前研究和评估（图6）。并设计了一项针对有凝血障碍的肝移植受者血液的体外止血实验，通过凝血弹性图(TEG)的分析，验证了无论有无凝血障碍，加入CHI-C止血材料均可改善凝血功能。除了CHI-C与血浆蛋白络合形成BPB膜外，血小板和红细胞的细胞成分也被CHI-C聚集，这是即使在凝血条件下也表现出改善的TEG参数的另一个重要原因（图7）。

图6. 多种动物模型的临床前研究

图7. 肝移植受者凝血障碍时CHI-C的体外止血活性

首次用于临床！

最后，作者们进行了一项单盲的临床研究，观察CHI-C的早期止血效果和安全性（图8）。为批准临床试验，作者们开展了包括ISO-10993的所有必要的毒性测试 (ISO 10993-5，细胞毒性；ISO 10993-6，组织病理学试验；ISO 10993-10，皮内反应性和皮肤致敏；ISO 10993-11，急性毒性和亚慢性毒性)均通过。将CHI-C海绵或对照药物(在本研究中为TachoSil和Surgicel/Fibillar) 应用于肝切除术后持续渗出的局部出血部位。结果显示，CHI-C海绵组的止血效果明显优于TachoSil组和Surgicel/Fibillar组，能有效地止住肝切除术中一次止血无法控制的渗出性出血，提示CHI-C海绵作为一种医用止血剂的潜力。

图8. CHI-C海绵在肝切除术中止血作用的临床研究

总结：作者报告了一种粘性多糖，并发现该止血材料在血液环境中会立即产生一层屏障，封闭出血部位。这一屏障是在几秒钟内通过与丰富的血浆蛋白的原位相互作用而形成的。因此，只要患者血液中含有适当水平的血浆蛋白，即使在凝血异常的情况下，止血也应该总是发生的。新型止血材料CHI-C有效地促进了从动物出血模型到第一例人类肝切除术的止血，CHI-C显示的这种以前未知的止血机制在控制有未解决的医用凝血问题的外科患者的出血方面具有巨大的潜力。CHI-C显示的这种以前未知的止血机制在控制有凝血障碍的外科患者的出血方面具有巨大的潜力。

https://advances.sciencemag.org/content/7/13/eabc9992