《AM》中大八院王鵬、蔡兆鵬/中大化學(xué)院吳丁財(cái)：可注射水凝膠實(shí)現(xiàn)創(chuàng)傷快速止血和高效組織修復(fù)

無法控制的創(chuàng)傷性出血常并發(fā)感染與愈合不良，占創(chuàng)傷相關(guān)性死亡原因的30%以上。對于涉及脆弱器官、深部傷口或骨缺損的嚴(yán)重創(chuàng)傷，傳統(tǒng)止血方法和商用止血材料因需施加外力且生物功能性不足（如抗菌、抗炎、促修復(fù)等），難以兼顧快速止血與高效修復(fù)。尤其在醫(yī)療資源匱乏環(huán)境中，延遲送醫(yī)可導(dǎo)致極高的感染率（63.2%），加劇了嚴(yán)重并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險。

具有多重鍵合網(wǎng)絡(luò)的可注射水凝膠可通過流動性與原位凝膠化自適應(yīng)封堵創(chuàng)面，是高效止血的有力候選。近年來，聚乙二醇衍生物、鈣離子、Pluronic F127衍生物等交聯(lián)劑常用于優(yōu)化水凝膠網(wǎng)絡(luò)，但因其結(jié)構(gòu)單一，多僅能改善力學(xué)與粘附性能，難以賦予所需的生物功能。

近日，中山大學(xué)附屬第八醫(yī)院王鵬、蔡兆鵬教授團(tuán)隊(duì)與中山大學(xué)化學(xué)院吳丁財(cái)教授團(tuán)隊(duì)在國際頂級期刊Advanced Materials（材料科學(xué)領(lǐng)域旗艦期刊，中科院一區(qū)Top，IF=26.8）上發(fā)表了題為“Versatile Nano-Crosslinker Enhanced Injectable Hydrogel Toward Rapid Hemostasis and Efficient Trauma Repair”的研究論文，開發(fā)了一種基于多功能納米交聯(lián)劑增強(qiáng)的可注射水凝膠。為創(chuàng)傷急救與組織修復(fù)再生提供了全新的材料策略。

該研究成功合成了一種新型多功能ε-聚賴氨酸接枝二氧化錳納米交聯(lián)劑（EPL-g-MnO2），其EPL側(cè)鏈均勻分布于MnO2基底表面，避免了組分團(tuán)聚導(dǎo)致的性能下降。與傳統(tǒng)交聯(lián)劑相比，該“一體化”設(shè)計(jì)集成了剛性骨架、濕性粘附位點(diǎn)和生物活性組分，從而賦予可注射水凝膠（即OSEG水凝膠）出色的力學(xué)與粘附性能以及多重生物功能。將EPL-g-MnO2與氧化葡聚糖（Odex）、明膠（Gel）及亞精胺（SPD）復(fù)合后，通過亞胺鍵、氫鍵及離子鍵的協(xié)同作用快速形成強(qiáng)韌的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。EPL-g-MnO2的剛性MnO2基底和表面EPL側(cè)鏈與Odex形成的交聯(lián)橋協(xié)同提高了交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的力學(xué)性能，同時高正電性的EPL側(cè)鏈則吸附帶負(fù)電的血細(xì)胞與蛋白以促進(jìn)止血。而且，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的活性基團(tuán)（如醛基與氨基等），能與創(chuàng)面組織及血液組分相互作用，建立穩(wěn)定的濕態(tài)粘附界面，并吸附血液成分促凝血。

在體外實(shí)驗(yàn)中，OSEG水凝膠表現(xiàn)出極高的抗爆破壓力（322.3 mmHg），遠(yuǎn)高于動脈收縮壓。在心臟出血模型中，OSEG水凝膠實(shí)現(xiàn)了24.9秒的快速止血，優(yōu)于商用止血材料SURGIFLO。上述結(jié)果提示OSEG水凝膠具有優(yōu)異的止血性能。

更重要的是，在感染傷口的酸性微環(huán)境中，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)因亞胺鍵斷裂而加速降解，進(jìn)一步暴露EPL-g-MnO2與SPD。一方面通過EPL-g-MnO2的EPL側(cè)鏈發(fā)揮高效的抗菌作用；另一方面通過EPL-g-MnO2的MnO2基底和SPD的抗氧化作用協(xié)同促進(jìn)組織修復(fù)，并通過水凝膠的降解為細(xì)胞生長提供空間。在大鼠感染性顱骨缺損模型中，OSEG水凝膠的骨修復(fù)效果可達(dá)到商用止血材料SURGIFLO的3.3倍，展現(xiàn)了卓越的組織修復(fù)能力。

該研究獲國家自然科學(xué)基金（51925308）、廣東省骨科臨床研究中心（2023B110001）等多個項(xiàng)目的支持。中山大學(xué)附屬第八醫(yī)院彭曉帥、陳鋒磊、張韞暉為該論文共同第一作者，王鵬教授、盧宇恒副研究員、蔡兆鵬主任醫(yī)師、吳丁財(cái)教授為該論文共同通訊作者。中山大學(xué)附屬第八醫(yī)院為該論文第一完成單位和通訊作者第一單位。