PNAS: 抗凝抗血小板患者创伤出血！新生代止血材料可快速止血

一个研究小组开发了一种生物工程材料，可以在血液稀释剂的作用下迅速止血。

在米国，有超过1100万人服用抗凝或抗血小板药物，如肝素或阿司匹林，以治疗心脏病发作和中风等严重疾病。然而，这些药物在受伤或手术时也会使患者面临危及生命的出血风险。

为了改进减少失血的策略，米国布里格姆和妇女医院 (Brigham and Women’s Hospital) 的研究人员领导的团队开发了一种多孔材料，这种材料可以最大限度地吸收血液，并有效激活凝血机制，即使是在接受抗凝或抗血小板药物治疗的患者中。

昨日发表在《米国国家科学院院刊》(PNAS)上的研究结果表明，这种止血材料在接受心导管插入术、服用抗凝剂的患者中平均只需5分钟就能止血，大大低于传统的压迫方法，后者可能需要超过两个小时。

通讯作者是来自工程治疗中心的Hae Lin Jang博士，第一作者是工程治疗中心的Vivian K. Lee博士。

研究者指出：

这是一种新一代止血材料，可以有效地止血，即使是在服用抗凝或抗血小板药物的患者中。

我们使用了一种令人兴奋的跨学科方法，将工程原理、材料科学和分子生物学的理解相结合，以克服现有疗法的局限性并解决真正的临床需求。

全球每年有500多万人死于创伤，其中三分之一以上死于失控的出血。研究人员使用了所谓的“理性工程”方法来开发一种更有效的止血材料。

他们首先模拟血液通过孔隙的流动，以确定哪种微观设计可以优化吸收。他们从人类肺的结构中获得了灵感，肺中含有球形的“气囊”，称为肺泡，能够在短时间内与血液产生高的相互作用。

基于其曲折的多孔结构，肺泡具有较大的表面积，这使得研究人员在其材料中设计了一种高度互联的球形微孔结构，以快速吸收血液，并以高度浓缩的方式积聚血小板等凝血成分，从而促进血液凝固。

图：离体大切口模型(多孔壳聚糖垫)的止血试验。《米国国家科学院学报》[PNAS] (2024)。

研究人员利用从贝类中提取的壳聚糖，开发出了类似肺泡的结构。壳聚糖已经用于一些止血材料；众所周知，它带正电荷的表面能强烈吸引带负电荷的血小板和纤维蛋白原，这是血凝块的两种主要成分。

然而，与之前的假设相反，研究人员发现，壳聚糖还通过激活TLR-2凝血途径直接刺激血液凝固，这使得它成为一种增加血液凝固的可行机制，即使是在服用抗凝剂的患者中。

研究人员在70例使用抗凝肝素进行心血管导管检查的患者中证明了该材料的疗效，观察到使用小剂量肝素的患者出血平均时间约为5分钟，而使用高达12,500 IU肝素的患者出血平均时间约为9分钟。

止血材料的其他优点包括易于应用和取出。壳聚糖垫消除了需要强而长时间的压迫，后者可能需要几个小时，并需要广泛的护理。此外，去除纱布会对患者造成严重疼痛，并经常与再次出血相关。

相比之下，吸收性更好的壳聚糖止血材料被相对干净地从伤口中移除，患者的舒适度评分较高。

研究人员正在继续研究应用壳聚糖止血材料后的伤口愈合过程。此外，他们正在研究其他下一代伤口敷料，这些敷料可能能够输送药物或改善伤口环境的清洁度，从而减少频繁更换的需求。

米国布里格姆和妇女医院 (Brigham and Women’s Hospital) 

研究者指出：

这种止血材料可以在紧急情况下节省宝贵的时间。

在紧急情况下，筛选患者的处方信息以向接受抗凝治疗的患者提供适当的抗凝逆转治疗可能极具挑战性。如果止血材料可以绕过药物的抗凝机制，那么它就可以用于广泛的患者，从而节省时间，并可能挽救生命。

参考文献：Vivian K. Lee et al, An architecturally rational hemostat for rapid stopping of massive bleeding on anticoagulation therapy, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2316170121

附：研究概要

止血装置对于处理紧急严重出血至关重要。随着抗凝治疗应用的增加，需要下一代止血材料。

研究者认为，采用旨在增加与血液接触的结构，并且采用可激活独特且不受药物影响的凝血通路的材料设计的止血材料可以满足新出现的需求。

受肺泡结构的启发，研究者在论文中描述了下一代单相壳聚糖止血材料的工程设计，该止血材料具有曲折的球形微孔设计，能够快速吸收血液，并在局部区域浓缩血小板和纤维蛋白微血栓，这一现象在未进行结构优化的其他经典止血材料中很少观察到。

基于壳聚糖的带电表面，进一步放大了血液成分与多孔止血材料之间的相互作用。与壳聚糖不直接影响生理性凝血机制的教条相反，止血材料通过直接激活血小板Toll样受体2诱导凝血。

这种工程化多孔止血材料能在几分钟内有效止血小鼠肝脏创面、猪肝、颈动脉损伤和人桡动脉穿刺部位的出血，即使在抗凝治疗下，出血量也明显减少。

将工程设计原理与对分子机制的理解相结合，可以使止血材料的功能得到改善，从而满足新出现的医疗需求。

约35%的出血性死亡发生在患者到达医院之前，而抗凝治疗会放大这一风险。为了解决这一问题，上述研究团队的研究介绍了一种新一代壳聚糖止血材料，合理设计，优化孔径和连接。

这种设计使止血材料能够快速吸收血液并浓缩凝血成分，有效对抗抗凝作用。与之前认为壳聚糖不参与生理性凝血过程的观点相反，他们确定了它通过TLR-2 (Toll样受体2)直接激活血小板，从而在目前已批准的抗凝剂存在的情况下启动凝血级联反应。

上述研究提出了一种开发急诊止血剂的方法，尤其对接受抗凝治疗的患者有价值。