在院前急救及手術(shù)中，快速有效地止血能極大提升患者的救治效率。例如在死亡率較高的彌漫性創(chuàng)傷和大出血中，能否快速封閉大量出血組織是性命攸關(guān)的大事。

近日，陸軍軍醫(yī)大學西南醫(yī)院燒傷研究所所長羅高興教授、詹日興副教授與加拿大曼尼托巴大學學者Malcolm Xing合作，將一種特殊的凝血酶HC引入明膠—甲基丙烯酸凝膠(GelMA)中，開發(fā)了一款基于蛇毒提取物的超級止血膠(HAD)，它能像“膠水”一樣，通過涂抹方式實現(xiàn)快速止血和組織封閉。相關(guān)成果發(fā)表于《科學進展》。

發(fā)現(xiàn)蛇毒新用途

“快速有效地止血能極大提升患者的救治效率，也有利于患者的后期康復。”羅高興告訴《中國科學報》。

但現(xiàn)有的臨床生物黏合劑，如纖維蛋白膠的黏附強度會受到持續(xù)的組織張力和血液的影響而下降，不利于發(fā)揮其止血性能。明膠雖然能夠加速血凝塊形成，具備一定的止血作用，但對較大血管性出血的止血作用有限。

在不斷探索與嘗試中，研究人員發(fā)現(xiàn)一種產(chǎn)于南美洲的頂級毒蛇——矛頭蝮蛇的毒液中有種特殊的凝血酶HC，可用于制備生物組織止血膠。

“矛頭蝮蛇提取物中的凝血酶HC能在創(chuàng)口處迅速地將纖維蛋白原轉(zhuǎn)化為纖維蛋白，協(xié)同GelMA實現(xiàn)快速止血和組織封閉。”詹日興對《中國科學報》說，HAD基于GelMA和HC的協(xié)同作用，實現(xiàn)對組織的高效止血和強力黏附。

首先，HAD前體溶液滲透到組織界面，聚合后在組織內(nèi)纏結(jié)成互鎖結(jié)構(gòu)并促進血小板聚集和活化。同時，凝血酶HC迅速裂解纖維蛋白原，釋放纖維蛋白原A并生成纖維蛋白。最后凝塊收縮，血小板的偽足結(jié)合于纖維蛋白索上并促使凝塊收縮，從而形成機械穩(wěn)定的物理屏障以實現(xiàn)完全止血。

“我們在研究中使用的凝膠濃度為20%(w/v)，是一種具備可注射性的凝膠，通過快速原位交聯(lián)實現(xiàn)組織快速止血黏附。”詹日興說，“這種原位交聯(lián)型膠黏劑已被廣泛認可。‘HAD膠水’的優(yōu)勢在于可通過調(diào)節(jié)HAD的濃度和溫度，獲得不同性狀的生物膠水。因此，在實際應(yīng)用中，我們可通過調(diào)控HAD的濃度和溫度滿足不同組織器官的特定需要。”

從幾分鐘至幾十秒

水凝膠的黏合強度是用來評估黏合劑和組織界面相互作用的重要參數(shù)。與目前常用的醫(yī)用黏合劑纖維蛋白膠相比，這種止血“膠水”表現(xiàn)出優(yōu)異的機械性能，無論是搭接剪切強度還是黏合強度均優(yōu)于市售的纖維蛋白膠。

實驗表明，在沒有任何干預的情況下，血液的凝固時間一般是五六分鐘。纖維蛋白膠的凝血時間為1.29±0.13分鐘。凝血酶HC通過將纖維蛋白原轉(zhuǎn)化為纖維蛋白來加速凝血，從而使HAD的凝血時間降至0.76±0.05分鐘。

這種超級“膠水”可通過激光筆甚至是智能手機手電筒的照射實現(xiàn)快速交聯(lián)，使凝血時間從幾分鐘降至幾十秒，大幅減少了失血量，且還能表現(xiàn)出強大的傷口愈合能力。

在鼠斷尾止血模型中，實驗對多種組織造成損傷，包括皮膚、骨骼、結(jié)締組織以及三條大血管(一條中央動脈和兩條側(cè)靜脈)。研究人員在鼠尾切除后，將 20微升HAD凝膠前體溶液在可見光照射下敷于傷口處60秒。由于光交聯(lián)凝膠的存在，只有少量出血，HAD 止血時間僅需要 0.57 ±0.11 分鐘，失血量僅為39.62±7.13毫克。而空白對照組的出血量高達178.66±31.45毫克。纖維蛋白膠組的止血時間需要0.86±0.11 分鐘，失血量為78.65±7.58 毫克。此外，HAD在應(yīng)對大鼠表皮創(chuàng)口以及高死亡率彌漫性大出血和動脈出血等方面也表現(xiàn)優(yōu)異。

實驗表明，含有蛇毒提取物的HAD在肝臟切口(約45秒止血) 和鼠尾離斷(約34 秒止血)上，均實現(xiàn)了瞬間止血，分別減少了79% 和 78% 的失血量。HAD在密封嚴重受損的肝臟和腹主動脈方面也很有效。HAD結(jié)合了止血劑和黏合劑的雙重作用，在組織損傷修復中具有巨大潛力。

“HAD的機械性能優(yōu)異，黏合強度高、組織結(jié)合良好，可抵抗大量出血和外部沖洗。”詹日興說，“HAD膠水表現(xiàn)出臨床應(yīng)用的巨大潛力，尤其是在重大車禍、戰(zhàn)傷等緊急情況下。”

止血愈合一步到位

“相比于傳統(tǒng)的止血方式，HAD止血的優(yōu)勢在于可以一步到位地實現(xiàn)快速止血與傷口吻合。”羅高興說，“而選擇如紗布按壓等傳統(tǒng)方式的話，則要涉及止血后去除紗布帶來的二次傷害，以及后續(xù)縫合的麻煩。”

此外，該系統(tǒng)的另一個優(yōu)點是聚合物鏈可以滲透到組織界面，在光致凝膠化后，HAD與組織牢固結(jié)合。因此，HAD同時具備負載生長因子以及抗菌藥物等方面的潛力。

“現(xiàn)有凝血酶HC提取及合成技術(shù)成熟，使這種超級‘膠水’的制備工藝簡易，且成本低廉。”詹日興說，“這種‘膠水’對光線的要求不高，普通光源也能激發(fā)效果。在遇到大出血等緊急情況時，醫(yī)護人員或傷員可以通過簡單地擠壓涂抹，并利用普通可見光照射使生物膠水起效。”