据报道,失血过多占创伤相关死亡因素的30%~40%,有效控制大出血对严重创伤的救治至关重要。近年来,利用聚合物基止血剂实现快速止血的研究取得了重要进展并备受关注。研究聚合物基止血剂的结构和表面化学对其促凝血性能的影响对高性能止血剂的设计和开发具有重要的指导意义。
近日,浙江大学王立教授/俞豪杰教授/孟渊研究员团队在期刊Progress in Materials Science上发表论文“Harnessing Procoagulation of Polymeric Hemostats: From Molecular Design to Hemostatic Properties”,该论文系统阐述了聚合物基止血剂的应用场景、促凝血机理、材料设计和临床评估等相关科学问题和前沿进展(图1)。

图1 聚合物基止血剂的研究概况示意图。
聚合物基止血剂的性能要与应用场景相适应,论文归纳了六类常见的临床出血场景(黏膜出血、搏动性出血、消化道出血、弥漫性实质器官出血、密闭空间出血和凝血功能障碍性出血)及其对聚合物基止血剂的性能要求(图2)。从凝血级联反应(图3)、被动促凝血机制(图4)和主动促凝血策略(图5)三个方面分析了聚合物基止血剂的促凝血机制。

图2 主要器官和组织出血场景的示意图及其对聚合物基止血剂的性能要求。
目前人工促凝血策略主要依赖于患者自身的凝血级联反应(图3),往往无法应对急性大出血场景。聚合物基止血剂的设计应从血液组成、细胞(血小板和红细胞)与蛋白质(凝血因子)表面结构和凝血级联反应过程等角度考虑,以提高止血剂的止血性能。

图3 凝血级联反应过程示意图。
被动促凝血机制通过界面发挥辅助止血作用(图4),主要包含物理密封和脱水浓缩两种策略。物理密封通过羟基、羧基、氨基、巯基、醛基和邻苯二酚基等官能团与出血组织表面形成稳定的界面粘附,从而构建密闭的物理屏障以快速封堵出血创口;脱水浓缩效应则依靠材料的亲水/疏水基团与两亲性结构,通过快速吸收血液水分从而实现局部区域内血小板和凝血因子等有效成分富集,同时消除组织界面血液提高止血剂与出血组织表面的相互作用。

图4 聚合物基止血剂被动促凝血机制和作用机理示意图。
主动促凝血策略主要利用化学基团与血细胞、凝血蛋白发生特异性相互作用(图 5)。借助官能团的静电吸附作用,可快速募集细胞与蛋白组分,形成类凝血复合物;也能凭借微纳拓扑结构激活血小板,促使其释放促凝活性物质;还能利用仿生大分子或活性分子实现原位共价交联,构建高抗剪切、高韧性的血凝复合结构;从而封闭创面、实现快速止血。

图5 聚合物基止血剂的主动促凝血策略和作用机理示意图。
为了匹配不同止血场景的需求,聚合物基止血剂在结构上可以设计成粉末、海绵、纤维、密封剂和可注射基质等形式,以适应不规则形状创伤和不同器官的止血要求。论文进一步梳理和比较了天然聚合物基止血剂和合成聚合物基止血剂的分子结构特征及其与血液中凝血组分的相互作用机制,探讨了聚合物基止血剂的不足和未来发展方向。论文认为聚合物基止血剂的研究需要从被动的物理密封机制转向主动的生化调节策略,通过构建聚合物和血液与组织关键组分之间的相互作用进一步提升聚合物基止血剂的性能。本论文对新型聚合物基止血剂的设计与开发具有重要的参考价值。
该论文的第一作者是浙江大学化学工程与生物工程学院博士生陆昱光,通讯作者为俞豪杰教授和王立教授。
论文信息:
Lu Y, Yu H, Wang L, et al. Harnessing procoagulation of polymeric hemostats: from molecular design to hemostatic properties. Progress in Materials Science, 2026, 162: 101747.
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2026.101747.