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前言
俄烏爆發(fā)戰(zhàn)爭,短短幾日已有近萬鮮活的生命逝去。據(jù)中新社透露,俄國防部發(fā)言人科納申科夫 3月2日曾表示,在烏克蘭的特別軍事行動以來,俄軍死亡498人,1597人受傷。烏克蘭方面有超過2870人死亡,約3700人受傷。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中,通過有效止血避免死亡至關重要,而最熱門的止血材料沸石也因戰(zhàn)爭而“浴血”。
1沸石止血材料相關研究
有研究表明,出血是創(chuàng)傷傷員1h內死亡的首要原因,現(xiàn)代戰(zhàn)爭創(chuàng)傷中約有18%的死亡可通過有效止血而避免。因此,研究如何在創(chuàng)傷后第一時間止血是創(chuàng)傷外科永恒的課題。20世紀80年代,F(xiàn)rancisX Hursey發(fā)現(xiàn)了沸石具有快速止血的功能。2002年,第一代沸石止血產(chǎn)品Quikclot作為急救裝備在阿富汗和伊拉克戰(zhàn)場投入使用,其主要成分為Ca-A型沸石。在實際應用中,尤其在大出血情況下,沸石展現(xiàn)出了優(yōu)于傳統(tǒng)止血材料的止血效果和存活率。
在第一代以純沸石顆粒形式的止血產(chǎn)品Quikclot之后,人們探索了沸石顆粒大小對促凝血效果的影響,發(fā)現(xiàn)相對微米尺寸的沸石,納米尺寸的FAU沸石可以更快地激活凝血,具有更好的促凝血效果。人們還陸續(xù)開發(fā)了以沸石為基礎的多種新型止血劑,如Mortazavi等將膨潤土與沸石結合,在減少總放熱的同時,也降低了出血量。另外,通過對沸石中的金屬陽離子進行離子交換和預水合,能顯著降低沸石的熱效應,并且?guī)眍~外的抗菌性能。Yu等利用原位生長技術將沸石顆粒結合在纖維表面,以減少沸石在傷口的殘留,并方便止血后的傷口清理。該合成技術還可將沸石生長在普通的衣服上,能夠提供全時、及時、方便的緊急止血救治。
3“中國造”沸石止血紗布
2月10日,杭州沸創(chuàng)的專利產(chǎn)品沸石止血紗布已通過美國FDA510k醫(yī)療器械認證。在FDA的認證過程中,科研團隊以美軍列裝的頂尖止血產(chǎn)品——作戰(zhàn)紗布(Combat Gauze)作為對照品,選擇具有挑戰(zhàn)性的豬頸總動脈致死性出血模型來評價產(chǎn)品的有效性和安全性。
沸創(chuàng)沸石止血紗布
驗證數(shù)據(jù)顯示,沸石止血紗布對豬頸總動脈大出血5分鐘即能完全止血,大體解剖以及血管、肺、腎等臟器的病理學分析證實產(chǎn)品在使用過程中的安全性。最值得稱贊的是,沸石止血紗布在使用過程中,沒有發(fā)現(xiàn)任何放熱效應,解決了困擾美軍20年之久的沸石吸水放熱灼傷的難題。研發(fā)該產(chǎn)品的范杰團隊,長期堅持沸石止血的基礎與應用研究,沸石止血紗布最新研究成果發(fā)表在國際權威學術期刊《Nature Catalysis》上,并首次從分子層面揭示了沸石的凝血機理,提出了“無機血小板”的概念。在獲批美國FDA 510k認證之前,該產(chǎn)品已經(jīng)于2021年01月25日獲國內II類創(chuàng)新醫(yī)療器械注冊證。
4揭示沸石表面的促凝血功能
4.1觀點一
從沸石表面與蛋白質分子相互作用的角度,已經(jīng)提出沸石材料的止血機制為:①吸水作用將凝血因子與血小板富集。②沸石表面負電荷對凝血通道的XII凝血因子具有激活作用。③交換的Ca2+對凝血通道中凝血酶原到凝血酶反應具有促進作用。
4.2觀點二
LiY等人所在課題組首次發(fā)現(xiàn)當人體的血液與沸石接觸時,沸石表面會形成高凝血功能的蛋白質冠。對形成蛋白質冠的沸石進行體外凝血實驗,發(fā)現(xiàn)其凝血時間從120s縮短到12s;同時,相對于自然凝血產(chǎn)生的凝血酶,在沸石分子篩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質冠受到沸石中金屬陽離子的影響,其中Ca2+,Sr2+和Mg2+對高活性凝血酶的蛋白質冠形成具有促進作用。該研究表明,沸石表面吸附的血漿蛋白是其促凝血的關鍵,這為研究沸石促凝血機理提供了一個新的角度。
結語
可以預見,沸石與蛋白質復合材料及沸石材料表面蛋白質冠的組成與行為研究對于生物醫(yī)學應用有著重要的指導意義。例如,沸石材料可以作為藥物輸送載體、生物傳感器、納米生物反應器和酶的傳送平臺等,鑒于其多樣化的蛋白質作用機理,很可能從多個角度促進相關醫(yī)學研究的進步。
參考來源
余麗莎,等:沸石與蛋白質的相互作用及生物醫(yī)用功能,浙江大學
袁守信,等:不同沸石止血粉在豬頸動脈出血模型中的止血效果,華南國防醫(yī)學雜志
浙大教授研發(fā)的全球首個沸石止血紗布產(chǎn)品獲美國FDA認證,錢江晚報