【背景摘要】
由创伤或骨肿瘤切除术引起的骨出血和骨缺损对患者构成巨大威胁，并且对整形外科医生来说是具有挑战性的问题。传统的止血材料不适用于无法施加压力的骨折，在大量体液阻止其粘附于大而不规则的骨伤口部位的手术中，它们也不起作用。最近，广东省人民医院Yu Zhang和阿尔伯塔大学陈凌云教授团队介绍了一种具有邻苯二酚共轭壳聚糖（CHI-C）的多功能水凝胶，该凝胶具有粘附力，自我修复，细胞相容性，血液相容性和血细胞凝结能力。可以将水凝胶注射到内部和不规则的出血部位以及骨骼缺损区域，然后迅速自我修复（在2分钟之内）成完整的水凝胶，该凝胶完全填充缺损部位，并在出现体液的过程中牢固粘在出血区域外科手术。使用兔骨缺损模型的体内实验表明，在应用水凝胶后，止血迅速，与未经治疗的伤口相比，失血量仅为1/4。另外，骨再生不受水凝胶的干扰，并且在4周后水凝胶消失后，骨缺损不再可见。这种多功能水凝胶对于组织粘附，止血和骨骼再生的临床应用具有潜在的价值。
【主图见析】
图1 A）CHI-C/DACNC水凝胶的形成方案。B）CHI-C3/DACNC-1/1水凝胶形成的照片。CHI-C和DACNC溶液的混合物可在室温下快速形成水凝胶。
图2 CHI‐C/DACNC水凝胶的流变特性。CHI‐C与DACNC的质量比对A）CHI‐C1，B）CHI‐C2，C）CHI‐C3和DACNC形成的水凝胶强度的影响：质量比为a）1/0，b）1 /0.2，c）1/0.5，d）1/1，e）1/2，f）1/3。D）CHI-C与DACNC不同质量比的水凝胶的储能模量（G'）：a）1/0，b）1/0.2，c）1 / 0.5，d）1/1，e）1 / 2，f）1/3。数据是从存储模量相对于角频率（1.0到10.0 rad s-1）的变化的高原中提取的。E）在固定角频率（10.0 rad s-1）处，由应变幅度扫描（γ= 1.0％–1000.0％）产生的水凝胶的G'和G''。F）在固定角频率（10.0 rad s-1）下，交替阶跃应变从小应变（γ= 1.0％）切换到大应变（γ= 200.0％和500.0％）时，水凝胶的G'和G'' 。
图3 A）CHI-C/DACNC水凝胶的搭接剪切粘合强度，插图是在猪皮肤上进行粘合强度测试的实验装置，B）CHI-C/DACNC/NaIO4水凝胶。附着1.0小时后，所有测试均在室温下进行。C–D）将水凝胶条粘贴到手指上，使其动态适应手指表面并适应手指的运动，E）将水凝胶条轻松从皮肤上撕下。
图4 CHI-C/DACNC水凝胶的宏观自我修复行为：A）两个圆盘状原始水凝胶（其中一个水凝胶上染有染料以便于观察），B）将水凝胶切成两半，然后放在一起， C）水凝胶在室温下迅速完全愈合成一个块，没有任何外部刺激。CHI‐C / DACNC水凝胶的可注射性能：D）将水凝胶装入带有针头的注射器（23口径），然后直接通过针头挤出而不会堵塞，E）破碎的水凝胶碎片立即重新形成了集成的水凝胶在室温下没有任何刺激。F–G）CHI-C/DACNC粘合剂自修复水凝胶可模制成各种形状。
图5 CHI‐C/DACNC水凝胶的细胞毒性和溶血评估：A）用CHI‐C/DACNC水凝胶培养24.0小时后，对HUVEC进行LIVE / DEAD染色荧光照片。B）在1.0、3.0、5.0和7.0天后，与CHI-C/DACNC水凝胶接触的HUVEC的细胞增殖。C）在PBS（阴性对照），CHI-C/DACNC水凝胶，Triton X-100（阳性对照）上进行溶血试验的照片。每个管子下方标记的1、2、4、8代表水凝胶分散液浓度（mg mL-1）。D）不同浓度的水凝胶分散液的溶血率。所有样品均显示出极低的溶血率（<0.3％）。CHI-C/DACNC水凝胶的体外凝血研究。E）CHI-C/DACNC水凝胶和对照的体外动态全血评估（广泛使用的止血材料：胶凝海绵和纱布）。较低的BCI值表示更快的凝血速率。F）CHI-C / DACNC水凝胶和对照中的红细胞和血小板粘附的SEM图像。
图6 CHI‐C溶液和CHI‐C / DACNC水凝胶的体内止血能力评估。小鼠肝损伤模型（A）的止血时间（B）和失血（C）。未经治疗的肝损伤（对照组）与其他组相比，止血时间最长（184.0 s），失血量最高（174.0 mg）。与对照组相比，纱布（116.0 mg）和明胶海绵（118.0 mg）的肝损伤损失的血液更少。与对照组相比，CHI-C溶液组（154.0 mg）的总失血量没有减少。但是，与纱布和明胶海绵相比，CHI-C/DACNC水凝胶的止血时间显着缩短了85.0 s，出血量减少了59.0 mg。止血时间（E）和失血量（F），以及在小鼠尾巴截肢模型（D）中。对照组的止血时间最长（367.0 s），失血量最大（581.0 mg）。CHI‐C/DACNC水凝胶的总失血量少于CHI‐C溶液，纱布和明胶海绵的总失血量，而CHI‐C/DACNC组的止血时间与二者无显着差异。10.0分钟内，新西兰兔（G，H）的骨缺损中出现失血（I）。未经处理（对照）或用骨蜡，CHI-C溶液和CHI-C/DACNC水凝胶处理典型的直径为4.0 mm的圆形骨缺损。CHI-C/DACNC水凝胶的止血能力与骨蜡相当。
图7 未接受治疗（III）或用骨蜡治疗（I）的新西兰兔骨缺损的代表性总照片（A1-A4），射线照相（B1-B4）和micro-CT扫描图像（C1-C4），术后4周和8周的CHI-C溶液（II）或CHI-C/DACNC水凝胶（IV）。空照片，CHI-C溶液，CHI-C/DACNC水凝胶和骨蜡在Gross照片，射线照相照片和micro-CT扫描图像中的骨缺损位置是对应的。骨蜡组的空缺缺损在4周后仍然是空的，而骨缺损在8周后没有明显改变。
图8 在第4周和第8周对骨蜡，CHI-C溶液和CHI-C/DACNC水凝胶的骨再生进行组织学评估（H＆E和Masson染色）。在Masson的毛状体染色中，蓝色表示刚形成的骨头，红色表示成熟的骨组织。4周后，用骨蜡和CHI-C溶液治疗的骨缺损仍然很大。缺损区域周围的组织是编织骨，未见炎性细胞。8周后，在骨蜡组和CHI-C溶液组的缺损边缘观察到一些新形成的类骨质。骨缺损区域仍被炎性纤维组织包围。残留的骨蜡被炎性细胞包围（白色箭头⇨）。未经治疗或未用CHI-C/DACNC水凝胶治疗的骨缺损被片状骨和骨髓替代，并且骨的某些区域高度成熟。比例尺：400.0 µm。
参考文献：
doi.org/10.1002/adfm.202009189
标题:
Noncompressible Hemostasis and Bone Regeneration Induced by an Absorbable Bioadhesive Self‐Healing Hydrogel
期刊：
Advanced Functional Materials
版权声明：「水凝胶」是由专业博士（后）创办的公众号，旨在分享学习交流高分子聚合物胶体学等领域的研究进展。上述仅代表作者个人观点。如有侵权或引文不当请联系作者修正。商业转载或投稿请后台联系编辑。感谢各位关注！
网友评论