一．止血难题：为什么“堵得住”和“吸得快”还不够？

  大出血面前，止血材料通常有两条思路：要么尽快“堵住”，要么快速“吸走”。但两条路都可能出现凝血上的时空错配：致密型材料容易因血液滞留在材料—伤口界面而延缓凝血；多孔型材料虽然吸血快，却可能让凝血发生在材料内部，而不是真正需要封闭的伤口界面。真正高效的止血，不只是让血“凝得快”，还要让它在正确的时间、正确的位置凝。如何同时回答“什么时候凝”和“在哪里凝”，正是高性能止血材料面临的关键挑战（图1）。

图1. 为什么“堵”和“吸”都不够？传统止血材料面临凝血时间与位置的错配。

二．给纱布穿上“微网外衣”：它如何学会“看时机”止血？

  近日，上海交通大学窦红静教授团队联合上海市第十人民医院心脏大血管外科陈博博士、上海交通大学中英国际低碳学院薛渊副教授，开发出一种压力响应型微网集成棉纱布（Micromesh-At-Grid Integrated Cotton Gauze，MAGIC Gauze）。团队没有重新发明一种陌生的止血材料，而是在普通棉纱布的大孔里“再织一张小网”。这张由超分子促凝颗粒组成的微网会同时响应血液离子和外界压力，带动纱布依次完成排血、吸血和凝血，把凝血发生的位置与时间节奏协调起来。它并不是让血液一接触材料就立刻凝固，而是先清理伤口界面，再在最合适的时间和位置启动凝血，从而尽可能缩短整体止血时间。

  2026年9月20日，相关研究以“A Micromesh-At-Grid Integrated Cotton (MAGIC) Gauze with Pressure-Responsive Pore Gating Enables Sustainable Hemostasis via Spatiotemporally Coordinated Coagulation”为题发表于 Advanced Materials（DOI: 10.1002/adma.75091）。上海交通大学材料科学与工程学院曾屹嵘博士为论文第一作者，窦红静教授、上海市第十人民医院心脏大血管外科陈博博士、上海交通大学中英国际低碳学院薛渊副教授为共同通讯作者。

这块会“看时机”的魔术纱布，究竟有多强？

  1. 会“看时机”止血：先排开界面血液，再由人工按压触发开孔吸血，最后在伤口界面清理后的最佳窗口快速凝血封闭，让整体止血更快。

  2. 复杂环境也能工作：在抗凝大鼠模型中，相比普通棉纱布和商业战斗纱布，失血量分别减少约95%和90%；海水浸泡和动态肢体创伤中仍可减少约75%的失血。

  3. 快止血，也更“省”： 1块完成医用棉纱27片都难完成的任务。在猪股动脉致命性出血模型中，单块材料30秒完成止血。棉纱布消耗减少96%、单次治疗成本降低83%、生命周期碳排放降低84%。

图2. “魔术纱布”的核心思路：一张会响应压力的微网，协调排血、吸血与凝血。

三．“魔术”怎么炼成？微网的三个关键本领

1. 大孔里再织一张“小网”：天然材料如何变成微网外衣？

  这件“微网外衣”来自一组天然来源的分子构件：壳聚糖、二氢咖啡酸和月桂酸衍生结构。它们依靠疏水作用、氢键、阳离子-π作用等超分子作用自组装成促凝微粒，再通过上浆和干燥集成到棉纱布中。微粒可以跨越相邻纱线，在原本的大孔中搭起覆盖率超过90%的连续三维微网，相当于在纱布“大网”里又织了一张“小网”。更重要的是，这一过程不需要改变棉纱布主体结构，具备批量加工和进一步放大的基础（图3）。

图3. 从天然原料到“微网外衣”：在纱布大孔里再织一张可规模制备的小网。

2. 压力当“开关”：微网为什么会先关、再开、最后再关？

  微网真正有趣的地方，不是“更能吸血”，而是会“看时机”切换状态：该挡的时候挡，该吸的时候吸，等伤口界面被清理后再迅速凝血。刚接触血液时，血液中的离子会屏蔽颗粒间静电排斥，让微网迅速凝胶化并暂时封住纱布大孔，先把伤口界面的多余血液向侧方排开。当医生按压止血时，机械力会扰动维系微网的多重超分子作用，使凝胶转变为可流动的溶胶，重新打开纱布大孔，重新打开纱布大孔。此时棉纤维的毛细作用被“唤醒”，血液可在约3秒内快速浸润；随后，溶胶态促凝颗粒又与血液组分共组装，约5秒即可形成更坚韧的复合凝块。触发这一转换所需压力约22 kPa，高于正常血压却能由人工按压轻松达到，因此降低被生理血压意外触发的可能。关键并非“越早凝越好”，而是把凝血启动放在伤口界面被清理后的最佳窗口，在正确的位置、正确的时机形成牢固凝块，从而让整体止血更快（图4）。

图4. 会“看时机”的微网开关：先排血、再吸血，在最佳窗口启动凝血。

3. 血液“施工队”上线：红细胞砌墙、白蛋白搭桥、血小板加固

  孔道重新打开后，促凝微粒开始“组织施工”。红细胞被大量富集并发生黏附变形，像砖块一样填入微网；白蛋白则在颗粒之间形成连接，像“桥梁”一样增强界面；天然血小板也进一步聚集参与凝血。最终形成的是一个由纱线、微网、血细胞和蛋白共同组成的跨尺度复合屏障，而不是简单吸满血的纱布。四层“魔术纱布”形成的凝块可承受约60 mmHg的压力，达到动脉舒张压量级，说明这道“血墙”不仅形成得快，也足够稳（图5）。

图5. 红细胞“砌墙”、白蛋白“搭桥”：微网组织血液搭建复合凝血屏障。

四．复杂场景“实战”：抗凝、浸泡、运动还能止住吗？

  真正的急救环境不会像实验台一样“干净”。在凝血功能受抑制的大鼠股动静脉损伤模型中，“魔术纱布”约35秒即可形成稳定止血封闭，而普通棉纱布和商业战斗纱布在3分钟观察期内仍难以有效控制出血，其总失血量分别减少约95%和90%，并实现100%存活。把模型进一步“加难度”后，在持续海水浸泡污染的高盐高湿环境中，“魔术纱布”仍能在2分钟内完成止血，失血量较棉纱布减少近75%；在模拟肢体活动的创伤模型中，失血量同样减少约75%。这说明这张微网不仅在理想条件下有效，也能适应凝血障碍、液体浸泡和动态组织等复杂场景（图6）。

图6. 抗凝、海水、运动创伤：复杂场景下的“实战”止血。

五．“魔术”的秘密：材料堵住了，身体也被调动起来？

  进一步机制研究发现，“魔术纱布”并不是单纯靠材料把血“堵住”。止血后，纱布外层形成微网—血液复合凝胶，而真正的伤口界面则出现密集血小板聚集和纤维蛋白网络，形成“材料封堵+生理凝血”的双重屏障。RNA测序进一步给出了分子层面的证据：RNA测序显示，处理后331个基因上调、1213个基因下调，差异基因显著富集于补体与凝血级联、血小板激活和聚集等通路，多种血小板相关基因也明显上调。换句话说，微网不仅搭好了人工“血墙”，还把机体自身的凝血力量一起调动了起来（图7）。

图7. 不只是材料封堵：微网同时调动血小板与生理凝血通路。

六．大动物挑战：1块“魔术纱布”，能完成27片普通纱布仍未完成的任务吗？

  在更接近临床的大动物模型中，这种时空协同机制继续经受“硬仗”。猪股动脉出现5 mm切口后，单块“魔术纱布”在30秒内即可完成止血；相比之下，普通棉纱布连续使用约27片、观察超过9分钟仍难以控制出血。其失血量和棉纱布消耗分别减少98%和96%。在严重猪肝创伤中，单块MAGIC Gauze同样可在30秒内封闭横向切口，并在90秒内通过深部填塞控制圆柱形缺损出血。也就是说，它不仅能处理表面压迫止血，还能适应深部填塞等不同伤口几何形态（图8）。

图8. 大动物验证：1块“魔术纱布”30秒止住猪股动脉出血。

七．止血也要算“可持续账单”：快之外，还能更省、更低碳吗？

  “魔术纱布”的另一个看点，是把止血效率和医疗耗材的“可持续账单”放在一起算。生命周期评估显示，1 kg “魔术纱布”的全生命周期碳排放约为70 kg CO?当量，其中约62%来自化学接枝、旋蒸和冻干等环节的用电，说明未来通过绿色电力和工艺放大仍有进一步降碳空间。单片7 cm × 5 cm“魔术纱布”的生产成本不超过2元人民币；按一次猪股动脉止血计算，相比普通棉纱布，其材料消耗、治疗成本和生命周期碳排放分别降低96%、83%和84%。与代表性商用止血材料相比，其单位质量碳足迹与棉纱布、氧化纤维素类产品处于相近量级，并明显低于明胶海绵、壳聚糖海绵和纤维蛋白类封闭剂（图9）。

图9. 止血也要算“碳账”：从性能提升走向低成本、低碳医疗。

八．未来应用：这件“微网外衣”只能穿在棉纱布上吗？

  这项工作的价值并不只是做出一块更能止血的棉纱布，而是提供了一种可迁移的“微网—大孔”设计思路：让一个动态微网负责感知环境、切换孔道状态和组织凝血，让原有多孔基材继续承担吸液、支撑和加工等成熟功能。棉纱布只是第一个验证平台，未来可以替换微网化学组成，也可以更换底层多孔基材，拓展至其他创伤敷料、可降解植入材料或低成本止血平台。对于下一代止血材料而言，或许不只是要“更黏”或“更吸”，而是要更加智能地学会“看时机”：什么时候该挡、什么时候该吸、什么时候该凝。真正的快，不是越早凝越好，而是在正确的位置、最佳的时机完成凝血。

  研究得到国家自然科学基金（82500471）、上海市科技计划项目（25J22800600）、上海交通大学“交大之星”（STAR）计划（No. 20240303）、上海市协同创新专项基金（No. HCXBCY-2024-031）等项目资助。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.75091