《ACS AMI》可注射粘合止血水凝胶用于产后出血管理

产后出血（PPH）是全球孕产妇死亡的首要原因，主要由子宫收缩乏力引发，导致无法压迫的快速大量失血。尽管催产素等药物、球囊填塞及手术干预已被广泛应用，但这些手段在资源匮乏地区或非专业操作场景下往往难以快速实施，且部分治疗可能增加组织损伤或成本负担。可注射粘附性水凝胶因其能顺应复杂组织表面、快速形成物理屏障并局部止血，被视为有潜力的辅助方案。为此，本研究开发了一种基于聚多巴胺修饰明胶和纳米硅酸盐的复合水凝胶，旨在通过湿态粘附与纳米硅酸盐协同止血的双重机制，为PPH提供一种便捷、高效且易于推广的新型治疗策略。

该研究开发了一种由聚多巴胺修饰明胶与纳米硅酸盐复合的可注射粘合止血水凝胶，旨在应对产后出血这一全球孕产妇首要死因。该水凝胶利用儿茶酚基团实现湿态组织粘附，并通过纳米硅酸盐增强凝血活性，在搭接剪切（剪切强度8830.9 Pa）和爆破强度（血液中30.5 mmHg）测试中均显著优于临床对照FloSeal，且具备低溶血率（<2%）和良好细胞相容性。在大鼠肝脏不可控出血模型中，其止血效果（失血量0.78 g，凝血时间显著缩短）与FloSeal等效；在定制化子宫台架模型中，其抗压能力（69.9 mmHg）接近螺旋动脉生理压力，并能有效阻断模拟血流。此外，水凝胶在去离子水中快速溶胀便于移除，且可负载催产素而不影响力学性能，为联合药物治疗提供可能。尽管其独立抗压能力尚不足以应对高压出血，但作为辅助手段结合球囊填塞或手工压迫，有望在资源有限场景下提供便捷、低成本的紧急止血方案。该成果发表于《ACS Applied Materials & Interfaces》，为产后出血管理材料的设计提供了新思路。

图1. 粘附性可注射水凝胶的制备与评估。

通过系统的力学与粘附测试，验证了该聚多巴胺-明胶/纳米硅酸盐复合水凝胶的设计可行性与核心功能。结果显示，该水凝胶在生理温度下保持稳定凝胶态，并能牢固粘附多种离体大鼠组织，其搭接剪切强度和爆破压力均显著优于临床止血材料FloSeal，无论在PBS还是全血灌注条件下均表现出更强的封堵能力。此外，可注射性实验和流变学分析证实该水凝胶具备良好的剪切变稀特性和适宜的注射力，便于通过细针精准递送至出血部位。综合来看，图1从材料构建、粘附性能、力学强度到操作便利性，全面论证了该水凝胶作为产后出血紧急止血辅料的初步潜力（图1）。

图2. 水凝胶的止血能力、与血细胞的相互作用及细胞相容性。

从凝血促进、血细胞粘附、溶血风险及细胞毒性四个维度，系统评估了该水凝胶的止血效能与生物安全性。凝血时间倒置试验和静态孔板凝血试验均表明，该水凝胶能显著缩短全血凝固时间，其促凝效果与临床常用止血材料Surgifoam和FloSeal相当；扫描电镜及定量粘附实验进一步证实，水凝胶表面可有效捕获红细胞和血小板，这是其快速止血的关键机制之一。同时，溶血率低于2%的检测结果以及间接细胞活性实验（Alamar Blue）显示，在低浓度浸提液条件下平滑肌细胞增殖良好且活力维持在80%以上，表明该材料在短期接触中不引起明显血液破坏或细胞毒性。整体而言，图2综合验证了该水凝胶通过物理捕获血细胞与促进凝血级联反应发挥止血作用，并具备良好的短期血液相容性和细胞相容性，为其体内应用提供了关键的安全性依据（图2）。

图3. 大鼠不可控出血模型中的体内有效性评估。

通过大鼠肝脏活检穿孔的不可控出血模型，全面验证了该水凝胶在真实生理环境下的止血效果。实验结果显示，与未治疗组相比，PDA-明胶/纳米硅酸盐水凝胶能够显著填充肝脏缺损空腔并促进血凝块形成，其失血量（0.78 g）和凝血时间均显著优于未治疗组（1.89 g），且与临床常用止血材料FloSeal相比无统计学差异，表现出等效的体内止血性能。组织切片进一步证实，水凝胶不仅能与肝组织紧密贴合，还能在材料内部及组织界面处诱导红细胞聚集和凝血块形成，确保伤口的有效封闭。总体而言，图3充分证明了该水凝胶在动态血流和复杂组织环境中的快速止血能力，为其在产后出血等紧急场景中的临床应用提供了关键的体内实验依据（图3）。

图4. 产后出血治疗的概念验证：离体子宫模型与在体大鼠子宫撕裂模型。

通过定制化的离体子宫台架模型和在体大鼠子宫撕裂模型，从体外到体内两个层面系统验证了该水凝胶应用于产后出血的可行性。在台架模型中，该水凝胶在模拟螺旋动脉的持续流体灌注条件下，能够有效封堵27个模拟出血点并牢固粘附于组织表面，其抗压能力（69.9 mmHg）接近螺旋动脉的生理压力（70–80 mmHg），且与临床材料FloSeal无显著差异，表明其在动态血流环境中具备良好的封堵稳定性。在大鼠子宫撕裂模型中，水凝胶可直接施加于胎盘附着部位的出血创面，肉眼可见出血停止并维持1小时以上的牢固粘附，进一步证实了其在解剖相关结构上的适用性。尽管该模型因出血量本身较低而未能统计出失血量的显著差异，但综合两项模型结果，图4充分证明了该水凝胶具备在产后子宫出血场景中进行有效止血和粘附的潜力，为其临床转化提供了重要的概念验证依据（图4）。

本研究开发了一种由聚多巴胺修饰明胶和纳米硅酸盐组成的可注射粘合止血水凝胶，旨在作为产后出血的辅助治疗手段。该水凝胶在湿态组织粘附性能方面相较于临床对照材料FloSeal表现出显著提升，并具备良好的可注射性、快速的体外止血能力以及短期细胞和血液相容性。在大鼠肝脏不可控出血模型和定制化产后子宫台架模型中，该材料均展现出了有效的出血控制能力，且其抗压水平接近子宫螺旋动脉的生理压力范围。此外，研究还初步探索了通过去离子水促溶胀实现便捷移除以及负载催产素的可行性。尽管该水凝胶的独立粘附强度尚不足以完全应对产后高压出血，但其作为一种联合手工压迫或球囊填塞的辅助止血手段，在资源有限或非专业操作的紧急场景中仍展现出重要的临床应用潜力。该材料的多模式止血机制和可修饰性为未来产后出血管理及更广泛的组织粘附与止血材料设计提供了新思路。

近期，该研究成果以 “Adhesive and Hemostatic Hydrogel for the Management of Postpartum Hemorrhage” 为题发表于学术期刊 ACS Applied Materials & Interfaces，论文第一作者为 Sarah E. Miller，通讯作者为 Akhilesh K. Gaharwar。