出血是创伤性损伤死亡的主要原因，因为大量失血通常会导致严重的并发症，包括低血压和多器官功能障碍。在现代战争中，90%的潜在生存伤害涉及具有贯穿伤口和不规则伤口的躯干或交界处不可按压（即，不适合手动/物理压迫止血）出血。不可按压出血占平民生活中出血的30-40%。因此，快速有效的出血控制对于致死性或不可按压出血（如内脏或高压动脉出血）至关重要。

最近，用于组织内或腔内手术的可注射和可膨胀止血剂（如XStat™和ResQFoam）显示出较高的躯干出血控制功效。然而，由于其不可降解性和其他潜在设计缺陷，XStat™装置和ResQFoam治疗的患者需要花费更多的时间来移除每个海绵，且可能导致几种并发症，如肠道损伤和可能的腹腔间隔室综合症等。许多其他形状记忆聚合物止血剂则血液吸收和挤压强度有限，并且需要较长时间来恢复其形状。而且，它们的止血机制相对简单，主要依靠堵塞止血。因此，这些止血剂一般会延长止血时间，并可能导致失血量增加。在先前的工作中，郭保林教授课题组首次报道了一系列用于止血的可注射冷冻凝胶（Nature Communications 2018, 9: 2784），由于可加速血液凝固和堵塞不规则形状伤口腔的协同作用，其可快速阻止不可按压出血(Nature Reviews Chemistry 2021, 5, 773-791)。该研究显著促进了致死性或不可按压出血止血研究的发展，然而，形状记忆冷冻凝胶在治疗具有细沟或间隙的伤洞组织复杂出血时可能无效，因为它们不能进入狭窄或隐蔽的出血部位（盲视野出血）。

为解决以上问题，课题组在前期研究基础上，在水凝胶粘合剂中引入自膨胀和自推进性能特点，开发了一种可注射可降解的席夫碱水凝胶生物活性粘合剂。这种生物活性粘合剂具有优异的抗菌和促凝血性能、快速自膨胀和自推进性能，以及良好的湿组织粘附性，可用于快速控制大出血。用氧化葡聚糖（OD）交联月桂酸修饰的QCS（QCSL）和没食子酸修饰的QCS（QCSG）形成水凝胶网络。此外，将多孔碳酸钙和乙酸之间的发泡反应引入到上述双组分水凝胶系统中，以提供自膨胀和自推进性能。

图1. 可注射、自膨胀/自推进及抗菌性水凝胶粘合剂的制备示意图

该水凝胶在大鼠肝脏和股动脉出血模型、兔肝体积缺损出血模型、兔腹腔盲视野出血模型和致死性猪锁骨下动脉/静脉横断不可按压出血模型中表现出良好的止血能力。大鼠肝脏、股动脉出血模型的出血量和/或止血时间均低于纱布组和明胶海绵组。这种效果可归因于水凝胶的快速密封和水凝胶组分的有效促凝血功能。在使用和不使用抗凝剂的兔大出血模型中，由于水凝胶的自膨胀和自推进特性，失血量和止血时间也显著低于明胶海绵组。此外，在兔腹腔大出血模型中，可膨胀水凝胶的止血能力显著优于不可膨胀水凝胶。这归因于水凝胶的协同止血作用，其有助于实现出血部位的优异堵塞，包括水凝胶的促凝血性、自膨胀/自推进和湿组织粘附。优化的水凝胶在兔骨盆区锐器损伤出血和猪锁骨下动脉/静脉完全横断出血模型中实现了显著更好的止血效果，其失血量和止血时间更少。

图2. 可注射、自膨胀/自推进抗菌水凝胶粘合剂用于盲视野或致死性不可按压出血止血

上述工作以《具有促凝血活性和快速凝胶作用的可注射自膨胀/自推进水凝胶粘合剂用于致死性大出血治疗》（Injectable Self-expanding/Self-propelling Hydrogel Adhesive with Procoagulant Activity and Rapid Gelation for Lethal Massive Hemorrhage Management）为题在《先进材料》（Advanced Materials）上发表。文章通讯作者为西安交通大学前沿科学技术研究院郭保林教授。西安交通大学材料学院憨勇教授、西安交大一附院尹战海教授和西北工业大学航空学院黄河源副研究员参与了该项研究工作。西安交通大学材料学院赵鑫副教授和前沿科学技术研究院博士生黄颖为文章的共同第一作者。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、陕西省自然科学基金、金属材料强度国家重点实验室和中央高校特色发展引导基金和中国博士后基金的共同资助。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202308701