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前言
俄乌爆发战争,短短几日已有近万鲜活的生命逝去。据中新社透露,俄国防部发言人科纳申科夫 3月2日曾表示,在乌克兰的特别军事行动以来,俄军死亡498人,1597人受伤。乌克兰方面有超过2870人死亡,约3700人受伤。在现代战争中,通过有效止血避免死亡至关重要,而最热门的止血材料沸石也因战争而“浴血”。
1沸石止血材料相关研究
有研究表明,出血是创伤伤员1h内死亡的首要原因,现代战争创伤中约有18%的死亡可通过有效止血而避免。因此,研究如何在创伤后第一时间止血是创伤外科永恒的课题。20世纪80年代,FrancisX Hursey发现了沸石具有快速止血的功能。2002年,第一代沸石止血产品Quikclot作为急救装备在阿富汗和伊拉克战场投入使用,其主要成分为Ca-A型沸石。在实际应用中,尤其在大出血情况下,沸石展现出了优于传统止血材料的止血效果和存活率。
在第一代以纯沸石颗粒形式的止血产品Quikclot之后,人们探索了沸石颗粒大小对促凝血效果的影响,发现相对微米尺寸的沸石,纳米尺寸的FAU沸石可以更快地激活凝血,具有更好的促凝血效果。人们还陆续开发了以沸石为基础的多种新型止血剂,如Mortazavi等将膨润土与沸石结合,在减少总放热的同时,也降低了出血量。另外,通过对沸石中的金属阳离子进行离子交换和预水合,能显著降低沸石的热效应,并且带来额外的抗菌性能。Yu等利用原位生长技术将沸石颗粒结合在纤维表面,以减少沸石在伤口的残留,并方便止血后的伤口清理。该合成技术还可将沸石生长在普通的衣服上,能够提供全时、及时、方便的紧急止血救治。
3“中国造”沸石止血纱布
2月10日,杭州沸创的专利产品沸石止血纱布已通过美国FDA510k医疗器械认证。在FDA的认证过程中,科研团队以美军列装的顶尖止血产品——作战纱布(Combat Gauze)作为对照品,选择具有挑战性的猪颈总动脉致死性出血模型来评价产品的有效性和安全性。
沸创沸石止血纱布
验证数据显示,沸石止血纱布对猪颈总动脉大出血5分钟即能完全止血,大体解剖以及血管、肺、肾等脏器的病理学分析证实产品在使用过程中的安全性。最值得称赞的是,沸石止血纱布在使用过程中,没有发现任何放热效应,解决了困扰美军20年之久的沸石吸水放热灼伤的难题。研发该产品的范杰团队,长期坚持沸石止血的基础与应用研究,沸石止血纱布最新研究成果发表在国际权威学术期刊《Nature Catalysis》上,并首次从分子层面揭示了沸石的凝血机理,提出了“无机血小板”的概念。在获批美国FDA 510k认证之前,该产品已经于2021年01月25日获国内II类创新医疗器械注册证。
4揭示沸石表面的促凝血功能
4.1观点一
从沸石表面与蛋白质分子相互作用的角度,已经提出沸石材料的止血机制为:①吸水作用将凝血因子与血小板富集。②沸石表面负电荷对凝血通道的XII凝血因子具有激活作用。③交换的Ca2+对凝血通道中凝血酶原到凝血酶反应具有促进作用。
4.2观点二
LiY等人所在课题组首次发现当人体的血液与沸石接触时,沸石表面会形成高凝血功能的蛋白质冠。对形成蛋白质冠的沸石进行体外凝血实验,发现其凝血时间从120s缩短到12s;同时,相对于自然凝血产生的凝血酶,在沸石分子筛表面富集的凝血酶活力提升3倍。并且,沸石表面形成的蛋白质冠受到沸石中金属阳离子的影响,其中Ca2+,Sr2+和Mg2+对高活性凝血酶的蛋白质冠形成具有促进作用。该研究表明,沸石表面吸附的血浆蛋白是其促凝血的关键,这为研究沸石促凝血机理提供了一个新的角度。
结语
可以预见,沸石与蛋白质复合材料及沸石材料表面蛋白质冠的组成与行为研究对于生物医学应用有着重要的指导意义。例如,沸石材料可以作为药物输送载体、生物传感器、纳米生物反应器和酶的传送平台等,鉴于其多样化的蛋白质作用机理,很可能从多个角度促进相关医学研究的进步。
参考来源
余丽莎,等:沸石与蛋白质的相互作用及生物医用功能,浙江大学
袁守信,等:不同沸石止血粉在猪颈动脉出血模型中的止血效果,华南国防医学杂志
浙大教授研发的全球首个沸石止血纱布产品获美国FDA认证,钱江晚报