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出血是导致死亡的重要原因，现有止血方法存在诸多不足。为解决此问题，研究人员开展了基于血液吸收和交联微粒（BICMs）的止血研究。结果显示，BICMs 能快速止血、减少失血并有效防止再出血，推动了止血剂的发展和临床转化。
在医疗领域，出血问题一直是个棘手的 “麻烦制造者”，每年全球因出血导致的死亡人数超过四百万。当人体受伤出血时，自身的凝血过程就像一场缓慢的马拉松，从血小板血栓的初步形成，到物理交联的可逆纤维蛋白聚集体出现，再到最后由活性凝血因子 XIII（FXIIIa
）介导的纤维蛋白纤维以及纤维蛋白与组织基质之间的共价交联，整个过程在人体内需要 6 - 10 分钟。这对于快速出血的情况来说，往往是 “远水解不了近渴”，无法及时有效地止血，还容易引发再出血的风险，严重威胁患者生命健康。
目前，市面上常用的局部止血剂大多是通过模仿、放大或利用早期的物理交联过程来加速止血，比如通过吸收水分增加局部血液浓度（如微孔多糖、明胶海绵和氧化纤维素）、补充凝血因子（如纤维蛋白和凝血酶）或者凝集血细胞（如壳聚糖）。然而，这些方法最终的共价交联还是依赖人体本身缓慢的凝血过程，难以迅速形成具有足够机械强度和组织粘附力的稳定血凝块，在大出血或凝血功能障碍患者中常常 “力不从心”，止血失败率较高，也无法有效预防再出血。
而新一代的非凝血依赖性止血剂，如粘合剂密封剂，虽然为快速止血带来了新的希望，但也面临着界面流体（如血液和粘液）干扰其与组织表面粘附的难题。即使采用了一些技术来去除界面血液，往往又会带来其他问题，比如需要疏水基质、额外工具，或者辅助施加稳定压力，还可能影响止血剂的保质期。
为了攻克这些难题，上海交通大学生物医学工程学院等机构的研究人员开展了一项关于共价反应性止血剂的研究。他们受 FXIIIa介导的共价交联在自然凝血最后阶段稳定血凝块的启发，研发出了基于血液吸收和交联微粒（BICMs）的止血剂。这项研究成果发表在《Nature Communications》上，为止血领域带来了新的曙光。
研究人员在开展这项研究时，用到了多个关键技术方法。在材料制备方面，通过一系列化学反应合成并制备了预交联透明质酸（HA）微粒，再将邻苯二甲醛（OPA）基团接枝到微粒上得到 OPA 修饰的 HA（oHA）微粒。在性能检测上，运用流变学分析测量血凝块的凝胶时间和模量；采用共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）观察微粒与蛋白的相互作用及血凝块的微观结构；利用原子力显微镜（AFM）评估 oHA - 血凝块界面的模量等。此外，还通过动物实验，建立了大鼠肝损伤、凝血功能障碍猪肝损伤和兔股动脉损伤等模型，来评估 BICMs 的止血效果和预防再出血的能力。
下面来看具体的研究结果：
- BICMs 的设计与概述：研究人员首先制备了预交联的 HA 微粒，因其具有良好的吸水保水能力、生物相容性和可降解性。然后，将 OPA 基团接枝到微粒上，使其能够在不依赖凝血级联激活的情况下，与血液蛋白发生共价交联。得到的 oHA 微粒具有反应性的 OPA 修饰外部和预交联的吸水透明质酸网络，理论上能通过毛细管吸力吸收附近血液，并与血液和组织基质中的蛋白共价交联，形成机械强度增强且具有粘附性的血凝块。
- BICMs 的吸收和交联行为：实验发现，oHA 微粒在接触液体后，5 秒内直径会膨胀约 30%，并能将罗丹明标记的牛血清白蛋白（Rho - BSA）浓缩在表面形成荧光晕。通过调整预交联密度和微粒大小，研究人员发现较高的预交联密度能使 oHA 微粒的吸收速率更快，但饱和后的吸收能力会降低；较小的微粒尺寸能加快吸收速率，但吸收比也会受到一定影响。综合考虑，研究采用了 13.5% 的预交联密度和 75 - 120μm 的直径用于后续研究。
- 接枝 OPA 基团加速血凝块形成并增强其强度：流变学分析表明，oHA 微粒与血液形成的血凝块（oHA@Blood clots）凝胶时间短（2.1 ± 0.2 s），模量高（23.79 ± 3.72 kPa），而天然血液凝胶时间为 117.1 ± 12.5 s，模量为 0.18 ± 0.03 kPa。减少或失活 OPA 基团会延长凝胶时间并降低血凝块模量。此外，oHA@Blood clots 能承受 250 g 的重量而不被压碎，远超天然血凝块的强度。对血凝块微观结构的研究发现，oHA@Plasma clot 具有高度交联的界面，增强了血凝块的稳定性，使其对机械应力和纤维蛋白溶解具有更高的抵抗力。在体外凝血实验中，oHA 微粒相比市售止血剂能显著缩短凝血时间。
- 强化血凝块的组织粘附性：通过多种实验评估了 oHA@Blood clots 的组织粘附性能。在体外，oHA 微粒能牢固地粘附在模拟组织表面，其形成的血凝块在与猪皮的粘附实验中，展现出最高的剪切强度（8.53 ± 0.67 kPa）和破裂压力（266.46 ± 51.04 mmHg），能承受模拟血流的液压压力（117.22 ± 26.41 kPa），是天然血液凝块的两倍。在体内，利用大鼠肝裂伤模型观察到，oHA 微粒在损伤部位的荧光可持续两周，而 xHA 微粒在三天内就检测不到荧光，表明 oHA@Blood clots 的组织粘附性得到增强和稳定，降低了微粒栓塞的风险。
- 生物相容性和可降解性：对 oHA 微粒的生物相容性和可降解性进行评估，结果显示其与广泛应用的 xHA 微粒相当。oHA 微粒对小鼠成纤维细胞无明显细胞毒性（细胞活力 > 90%），溶血率在止血生物材料的安全范围内（<5%）。在大鼠体内植入实验中，oHA 和 xHA 微粒引发的炎症反应相似，且在三个月的植入期内均逐渐降解，避免了二次手术取出的麻烦。
- 在大鼠和凝血功能障碍猪模型中的快速止血效果：在大鼠肝损伤模型和凝血功能障碍猪肝损伤模型中，BICMs 表现出优异的止血性能。在大鼠模型中，BICMs 的止血时间为 17.5 ± 6.1 s，失血量为 35.0 ± 30.4 mg，明显优于其他对照止血剂。在凝血功能障碍猪模型中，BICMs 的止血时间显著缩短（<30 s），失血量减少（1.00 ± 0.41 g），而传统止血剂 Surgicel 的止血时间长达 232.5 ± 78.9 s，失血量为 7.60 ± 1.42 g，且存在止血不彻底的情况。
- 在兔股动脉损伤模型中预防再出血：利用兔股动脉损伤和液体复苏模型评估 BICMs 预防再出血的能力。结果显示，BICMs 组形成的血凝块能有效防止再出血，再出血发生率仅为 4%，累积失血量显著降低（5.86 ± 4.92 g）。而其他止血剂组再出血频繁，累积失血量较多。实验结束后，BICMs 组的血凝块仍能粘附在血管壁上，而其他组的血凝块已完全脱落。
综合研究结论和讨论部分，BICMs 作为一种新型止血剂，具有独特的优势。它能在接触血液后迅速形成强化的血凝块，增强机械强度和组织粘附力，实现快速止血并有效预防再出血。其单一组分微粒设计便于临床应用，无需辅助压力排斥血液，且 OPA 基团的高反应性和稳定性使其区别于现有止血剂，更有利于临床转化。不过，目前 BICMs 在临床转化方面仍面临一些挑战，比如需要进一步研究微粒几何形状对其性能的影响，以及在临床评估前深入探究其疗效和生物安全性。但总体而言，BICMs 为快速止血和预防再出血提供了一种有效的工具，有望推动止血剂领域的发展，为临床治疗出血相关疾病带来新的希望。
