穿孔和不規(guī)則出血是指在復(fù)雜的和隱蔽的出血部位深處，具有外部和內(nèi)部不規(guī)則傷口形狀的傷口出血，對(duì)其實(shí)現(xiàn)的快速，安全控制，這對(duì)于降低院前治療和手術(shù)過程中的死亡風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要?，F(xiàn)有的商業(yè)止血藥，凝血作用僅發(fā)生在淺表傷口上，無法進(jìn)入深部出血部位促進(jìn)止血，因此無法有效控制穿孔和不規(guī)則出血。在穿孔和不規(guī)則出血的治療中，止血?jiǎng)┍仨氃谄鋬?nèi)部的出血部位發(fā)揮其使血液凝結(jié)的能力。
為解決這一難題，西南大學(xué)的代方銀教授和藍(lán)廣芊副教授團(tuán)隊(duì)通過在負(fù)改性微孔淀粉（MSS）上單軸生長(zhǎng)花狀碳酸鈣晶體（CaCO3），制備了雙相Janus自推進(jìn)止血顆粒（MSS @ CaCO3）。合成的止血顆粒（MSS @ CaCO3T）裝有凝血酶，由內(nèi)部成分CaCO3提供動(dòng)力，并與質(zhì)子化氨甲環(huán)酸一起使用。這些顆粒能夠逆著血流傳播，使它們能夠進(jìn)入深處的出血部位，產(chǎn)生協(xié)同凝血作用，從而有效止血。相關(guān)工作以“Self-Propelling Janus Particles for Hemostasis in Perforating and Irregular Wounds with Massive Hemorrhage”為題發(fā)表在《Adv.?Funct. Mater》上。
Janus止血顆粒的設(shè)計(jì)與合成
研究人員通過在天然玉米淀粉（NS）上進(jìn)行酶促水解和酯化反應(yīng)來制備負(fù)修飾的微孔淀粉（MSS）。為了在MSS上合成自推進(jìn)物質(zhì)，單軸生長(zhǎng)花狀碳酸鈣晶體（CaCO3），然后摻入質(zhì)子化氨甲環(huán)酸（TXA-NH3+），使復(fù)合Janus顆粒具有自通過氣泡自推進(jìn)性能。此外，凝血酶的結(jié)合使這些顆粒具有出色的凝血能力。
Janus止血顆粒的表征
通過SEM、EDS、FTIR、XRD等多種表征方式證明了Janus MSS @ CaCO3T的成功合成， 并且Janus?顆粒中MSS和CaCO3部分的長(zhǎng)寬比可以通過簡(jiǎn)單改變MSS和CaCl2?-Na2CO3的摩爾比進(jìn)行精確控制。
Janus止血顆粒的自推進(jìn)性能
Janus止血顆粒的自推進(jìn)能力由內(nèi)部CaCO3和配位的質(zhì)子化氨甲環(huán)酸提供動(dòng)力。置于水中后，相比于MSST，Janus顆粒產(chǎn)生大量氣泡，并在水平方向迅速擴(kuò)散。其自推進(jìn)半徑在8 s內(nèi)約為3.5 cm。使用光學(xué)顯微鏡可以看出水中氣泡在前8 s的產(chǎn)生，增長(zhǎng)和脫離。研究人員解釋了其機(jī)理：當(dāng)Janus顆粒與水接觸時(shí)，負(fù)載的碳酸氫鈉和質(zhì)子化的氨甲環(huán)酸迅速溶解，引起中和反應(yīng)，形成氣泡，氣泡隨著中和反應(yīng)連續(xù)增長(zhǎng)，然后從Janus顆粒上脫離，以達(dá)到恒定的顆粒水平速度，氣泡的分離提供了反方向的驅(qū)動(dòng)力。
Janus顆粒在不同方向上對(duì)PBS和血液均表現(xiàn)出優(yōu)異的自推進(jìn)能力，由于重力和浮力的作用，相比于水平方向，垂直方向的自推進(jìn)能力更強(qiáng)。值得注意的是，Janus顆粒在流動(dòng)血液中仍然可以自推進(jìn)進(jìn)入更深部位并止血。
Janus止血顆粒的體外止血能力
Janus止血顆?？梢栽?0秒左右凝結(jié)血液，這比純凝血酶所需的時(shí)間短，并且顯示出最高的血小板聚集數(shù)。
Janus止血顆粒的體內(nèi)止血能力
使用肝和股動(dòng)脈出血模型，相比于紗布，紗布/凝血酶和Celox止血材料，Janus止血顆粒對(duì)于肝動(dòng)脈僅使用48秒，而對(duì)于股動(dòng)脈也僅需要3.2分鐘左右即可凝結(jié)血液，并且顯示出最低的出血量和最高的存活率。
Janus止血顆粒的生物相容性和降解性
通過溶血分析和L929細(xì)胞細(xì)胞毒性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)Janus止血顆粒在體外幾乎沒有溶血和引起細(xì)胞毒性。使用兔背部皮下肌肉生物降解模型，發(fā)現(xiàn)14天所有止血顆粒均已降解。
總結(jié)
在這項(xiàng)研究中，合成了具有自推進(jìn)能力的基于CaCO3/微孔淀粉的Janus止血顆粒。結(jié)果表明，所制備的Janus止血顆粒可以通過氣泡分離機(jī)制自行對(duì)抗流動(dòng)的血液，深入傷口部位，最終到達(dá)出血部位，并導(dǎo)致深部出血部位快速凝結(jié)血液。Janus止血顆粒表現(xiàn)出優(yōu)異的止血能力；在肝和股動(dòng)脈出血模型中，它分別在約50s和3min止血成功。此外，Janus止血顆粒表現(xiàn)出良好的生物相容性和生物降解行?？傊琂anus MSS @ CaCO3T作為控制穿孔和不規(guī)則出血的有效且安全的止血?jiǎng)┚哂芯薮鬂摿?，有望在臨床外科手術(shù)中實(shí)際應(yīng)用。
