第一作者：Hui Zhou
通讯作者：孔湉湉、赵远锦、刘洲
通讯单位：深圳大学、东南大学
研究速览
最近，深圳大学刘洲、孔湉湉团队和东南大学赵远锦团队在《Small》期刊上发表了超快自凝胶化、粘附性、抗菌的凝聚体粉末，用于增强止血和伤口愈合的文章。不受控制的出血，尤其是不可压缩和较深的伤口，仍然是急诊和外科护理中的关键问题。现有的止血粉通常缺乏快速凝胶化、机械强度和足够的粘附性，从而增加了在高压血流下再出血的风险。为了解决这些限制，开发了 PQPP，一种由聚丙烯酰胺/季铵化壳聚糖凝聚物和聚多巴胺纳米颗粒组成的新型自凝胶止血材料。PQPP 可在 2 s 内快速吸收血液，发生原位凝胶化，形成坚固的粘合性水凝胶，有效封闭伤口。其功效源于聚多巴胺纳米颗粒的静电吸附和儿茶酚官能团。重要的是，PQPP 表现出高的抗破裂压力、出色的血细胞聚集能力、出色的生物相容性和抗菌特性。全面的体外和体内研究，包括细胞毒性和血液相容性测试，以及小鼠肝脏、心脏和血管损伤模型的试验，证明了 PQPP 在高压条件下具有优越的止血性能，且不会引起炎症。PQPP 具有快速凝胶化、强大的粘附力和机械完整性，是一种很有前途的止血材料，可用于外科和紧急应用中的即时伤口处理。
要点分析
要点一：基于在湿胶中使用纳米颗粒并将其与水凝胶聚合物链结合以提高弹性和抗溶胀性的进展，作者建议将聚多巴胺纳米颗粒（PDA-NPs）作为界面互连结合到自凝胶粉末中。这种方法旨在平衡组织粘附、机械完整性和抗肿胀性，解决不可压缩和高压出血的挑战。从贻贝的粘合能力中获取灵感，作者设计了一种名为PQPP的止血自凝胶粉末，由聚丙烯酰胺（PAM）、季铵化壳聚糖（QCS）和PDA-NPs组成。PQPP可以在出血部位快速吸收血液，原位凝胶化形成坚固的粘性水凝胶，并建立物理屏障，有效密封伤口并实现止血。这种水凝胶的快速和强粘附归因于静电相互作用和来自纳米颗粒的儿茶酚官能团的协同效应。通过体外细胞毒性和血液相容性试验评估了PQPP的生物相容性。在肝脏、心脏和腹主动脉血管损伤模型中，PQPP对不规则、不可压缩和高压出血伤口表现出显著的凝血和止血能力。进一步的组织病理学和免疫学分析证实了PQPP的生物相容性，突出了其在血管缺损修复和伤口止血中立即临床使用的潜力。
图 1. a）心脏、肝脏和血管出血情况的说明。b）粉末、c）水凝胶膜和d）自凝胶粉末的止血过程的示意图。e）各种自凝胶粉末的比较分析，突出了包括粘附力、凝胶速率、破裂压力、吸水率、细菌活力、细胞相容性和凝固在内的关键特征。f）止血自凝胶粉末PQPP的贻贝启发设计示意图，由聚丙烯酰胺（PAM）、季铵化壳聚糖（QCS）和聚多巴胺纳米颗粒（PDA-NPs）组成。
图文导读
图 2. a）说明使用PQPP止血的过程和机制。b）加入去离子水、兔全血或PBS后PQPP的Sel凝胶，分别形成字母“S”、“Z”、“U”。c）展示PQPP自凝胶过程的显微图像。功率在2秒内迅速溶解。d）PQPP粒径对10 s内凝胶化时间和凝胶厚度的影响。e）PAM和QCS的质量比对PAM/QCS凝聚层的储能模量(G′)和损耗模量(G″)的影响。f）PAM/QCS水凝胶和PQPP水凝胶的储能模量和损耗模量。h）PAM/QCS粉末和PAM/QCS/PDA-NPs(PQPP)凝胶的溶胀比。
图3。a) PBS冲洗后PQPP在湿猪皮肤、心脏、脾脏和肝脏上的粘附情况。b) PDA-NPs/PAM质量比对PQPP水凝胶与猪组织黏附强度的影响（每组n = 3）。c)不同粘附时间（15、30、60 min）下沉积PQPP与预制水凝胶在猪组织上剪切强度曲线的比较。d)与PQPP和组织（右）相比，预制水凝胶与组织（左）界面的微观结构的SEM图像。e)切口直径为4mm的破裂压力试验示意图。f) PQPP粉、PAM/QCS粉、明胶粉等各种止血材料的破裂压力测量（每组n = 3）。g)切口直径为4 mm的模拟血流灌注试验示意图。h)模拟血流灌注试验代表性图像。
图 4. a）图像显示了在与PQPP提取物孵育后具有活/死染色的小鼠成纤维细胞。b）与不同浓度的PQPP提取物孵育的小鼠成纤维细胞的细胞活力。c）各种止血材料的溶血活性测试，包括纱布、明胶粉、PQPP-0粉和PQPP-2粉。d）纱布、明胶粉末、PQPP-0粉末和PQPP-2粉末的血液凝固指数(BCI)的比较。e）SEM图像显示红细胞在不同样品上的粘附，包括纱布、明胶粉末、PQPP。f）PQPP-0(不含PDA-NP)和PQPP-2(含有PDA-NP)在近红外光(808nm)照射下的光热性质的比较。g）PQPP-0、PQPP-2和空白样品在近红外光下的抗菌特性比较。顶部和底部图像分别表示琼脂平板上的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌菌落。h）与不同止血材料在37℃孵育12小时后大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的活力。材料包括空白样品、PQPP-0、PQPP-0+NIR、PQPP-2和PQPP-2+NIR。
图 5. a）说明PQPP在小鼠肝出血模型中的应用。b）显示利用纱布、明胶粉末、PAM/QCS粉末和PQPP的肝脏模型中止血的比较图像。c）纱布、明胶粉末、PAM/QCS粉末和PQPP止血时间的比较。d）使用PQPP在7天愈合期后用H&E和Masson染色的肝组织图像。左图为对照组。e）PQPP止血7天后肝组织的CD68和VEGF免疫染色。左图代表对照组。蓝色表示用DAPI染色的细胞核，而绿色表示CD68和VEGF表达。f）小鼠心脏止血模型的图示。g）显示PQPP在大鼠心脏伤口上的止血过程的图像。h)大鼠动脉止血模型的图示。i）显示使用PQPP的动脉止血过程的图像。j)(i)H&E和(ii)Masson染色，说明7天愈合期后动脉的状况，比较传统缝合技术和PQPP。
作者开发了一种先进的自凝胶止血粉末PQPP，它结合了聚多巴胺纳米颗粒（PDA-NPs）和基于凝聚体的成分（PAM/QCS）。PQPP通过使用静电相互作用和氢键的两步法合成，无需外部化学交联剂。PAM/QCS粉末在与出血组织接触时可快速吸收血液，引发原位凝胶化以形成有效密封伤口的稳定且粘性水凝胶。PDA-NPs的加入增强了机械强度并抑制了过度溶胀。PQPP在组织粘附、抗破裂压力和促进血细胞方面表现出卓越的性能，同时保持出色的生物相容性和强大的抗菌作用。PQPP固有的特性，如适应性和响应体液的快速原位凝胶，突出了其作为止血剂的潜力，特别是对于不可压缩伤口和高风险出血情况。其在高压环境下处理急性出血的功效已通过模拟心脏、动脉和四肢出血的各种动物模型得到验证。PQPP不仅实现了快速和持久的止血，而且促进了伤口愈合，而不会引起继发性组织损伤或炎症。总之，PQPP代表了一种有前途的止血材料，为快速控制出血和支持伤口愈合过程提供了一种新颖有效的解决方案，对急诊和外科护理的未来具有重要意义。
全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202409164
参考文献：Hui Zhou, Bin Kong, Yi Cheng, Si Meng, Haifeng Dong, Cheng Qi, Tiantian Kong, Yuanjin Zhao, Zhou Liu. Ultrafast Self-Gelling, Adhesive, Anti-Bacterial Coacervate-Based Powders for Enhanced Hemostasis and Wound Healing.
Small 2024, 2409164
DOI: 10.1002/smll.202409164
投稿联系：kangjunkejiquan@163.com
欢迎各位抗菌同仁进群交流（抗菌科技圈）！
由于群人数已满200，各位业界同仁可以添加小编微信（wei315317或xb_15273285712）邀请进群。
