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  東華大學洪楓教授團隊開發了一種新型止血復合材料（OBC/COL/CS），是利用氧化細菌纖維素（OBC）的聚陰離子和殼聚糖（CS）的聚陽離子特性進行靜電吸附自組裝OBC/CS，反應中巧妙地將膠原蛋白（COL）作為功能成分連接制備而成。引入膠原蛋白將提供促凝和促愈等功能特性，從而獲得新的功能復合材料。這項研究在體內證實了復合物的優異止血功效，大大優于臨床止血產品——美國強生的速即紗（Surgicel），結果表明，OBC/COL/CS納米復合材料在體內具有優異止血功效、良好的強度、廣譜抗菌特性和出色的生物降解性。

圖1. 產品設計效果示意圖

  用于體內不可壓迫傷口的止血，要求產品具備諸多優異的性能，譬如快速止血、可降解吸收、廣譜抗菌、良好的生物相容性以及安全性等。目前，國內臨床上可用的體內止血產品為數不多，且主要依賴于進口。速即紗（Surgicel）是一款由美國強生公司生產的體內可吸收止血產品，其主要成分為氧化再生纖維素，在心腦血管、胸肺部、胃切除、肝膽、婦外科、神經外科以及口腔手術等臨床上得到廣泛應用。然而，速即紗在使用過程當中也存在諸多缺陷和不足，如止血效率偏低、局部環境酸性、抑菌性弱、生物相容性差、降解速率偏慢等。因此，設計開發性能優異的體內可吸收型止血產品仍是當前國內外臨床的迫切需求。

  針對以上問題，近日，東華大學洪楓教授課題組設計開發了一種基于氧化細菌納米纖維素的體內可吸收抗菌復合止血海綿。該團隊利用具有高比表面特性的多聚陰離子氧化細菌納米纖維素（OBC）和多聚陽離子殼聚糖（CS）的靜電吸附自組裝反應，巧妙地將膠原蛋白（COL）進行綁定，制備得到了一種新穎的止血納米復合材料（OBC/COL/CS）。引入膠原蛋白提高并豐富了復合材料的止血效率和促愈功能，比現有植物源氧化再生纖維素止血產品——速即紗具有更好的止血效果。

圖2. 功能止血海綿的復合技術原理示意圖

  該復合材料的制備技術（如圖2）具有以下優點：1. 簡單便捷。由于OBC和CS之間靜電力的存在，將兩種分散液混合后，復合體系可以在短時間內通過自組裝迅速完成，并可利用自組裝過程將COL進行綁定；2. 綠色環保。這種方法避免了有一定毒性的化學交聯劑的使用；3. 普遍適用性。這種靜電力誘導自組裝的方法同樣適用于其它生物大分子復合材料的制備，具有普適性。

圖3. OBC、OBC/CS和OBC/COL/CS三種止血海綿的制備技術路線示意圖

  以圖3的技術方案，研究人員同時制備了OBC、OBC/CS和OBC/COL/CS三種止血海綿，率先在動物肝臟出血模型中評估了OBC、OBC/CS以及OBC/COL/CS的體內止血效果（圖4），并且首次發現OBC比市售的植物源氧化再生纖維素（ORC）止血產品——速即紗具有更快的體內降解速率（圖5）。研究結果表明，OBC/COL/CS 納米復合材料具有適宜手術操作的力學性能、廣譜抗菌性、促成纖維細胞增殖以及優異的體內降解吸收性。此外，動物實驗證實OBC/COL/CS比目前的速即紗具有更好的止血效果，具體表現為更好的促凝血特性和凝血能力、更高的紅細胞和血小板粘附性（圖6）以及更低的失血量（圖4B），大大縮短了止血時間（圖4C）。所有結果表明，OBC/COL/CS是一種快速、高效、安全的促凝血材料，具有良好的廣譜抗菌性能和細胞相容性，在控制內出血應用領域具有廣闊的應用前景。

圖4. 大鼠肝臟出血模型中各種材料的止血能力評價

（A）止血效果圖；（B）失血量；（C）止血時間

圖5. 各種材料的體內/體外降解性

（A）PBS中的降解性；（B）PBS中20天后的樣品；（C）植入7天和30天后的組織切片

圖6. 各種材料的體外凝血效果評估

（A）凝血實驗示意圖；（B）全血凝固測試；（C）紅細胞和血小板吸附后的電鏡照片

  該成果以A Biodegradable Antibacterial Nanocomposite Based on Oxidized Bacterial Nanocellulose for Rapid Hemostasis and Wound Healing為題發表于ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12, 3, 3382-3392（DOI: 10.1021/acsami.9b17732）上。論文第一作者為東華大學化學化工與生物工程學院博士生袁海彬，通訊作者為洪楓教授。該研究團隊長期從事細菌纖維素的低成本高效制備及其高附加值醫學應用研究（https://www.researchgate.net/profile/Feng_Hong2），包括在細菌纖維素基小口徑人工血管、止血海綿、載藥纖維素緩釋凝膠、功能敷料等生物醫學領域開展了大量工作。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b17732