2020年10月4日,北京化工大學材料科學與工程學院徐福建教授研究團隊和中國人民解放軍總醫院第四醫學中心申傳安教授研究團隊合作,在《Advanced Science》上發表了題為“Biomass‐Derived Multilayer‐Structured Microparticles for Accelerated Hemostasis and Bone Repair”的研究論文。該論文提出一種基于生物質(玉米和葡萄)來源的支鏈淀粉、多孔淀粉和單寧酸構建多層結構微球的方法,微球具有優異的止血和促骨修復性能,在大鼠和比格犬的松質骨缺損模型中均具有良好治療效果。
作為外科手術的主要補充手段,越來越多的止血材料被開發用于治療難治性出血。由石蠟和酯化脂肪酸組成的骨蠟,由于其成本低、使用方便,被廣泛應用于外科領域。然而,臨床研究發現骨蠟止血存在組織炎癥延長、肉芽腫形成、成骨障礙甚至骨蠟遷移等副作用。已經有開發骨蠟替代產品的報導,但這些研究仍完全或部分基于石油來源的合成聚合物和無機材料,存在降解緩慢/不完全、抗炎/傷口促愈合效果差等缺點。與之相比,生物質來源的材料,例如多糖和植物多酚,不僅具有非常高的生物相容性和獨特的體內生物活性,還對人類社會和經濟的可持續發展特別有吸引力。因此,利用生物質來源的材料開發具有優異生物安全性和生物活性的止血材料是非常有必要和具有臨床應用前景的。
骨缺損是創傷、炎癥、感染和骨腫瘤切除的一種常見并發癥。而骨缺損導致的出血是一類臨床上公認的難治性出血,這是因為松質骨中豐富血管的受損會導致在緩慢骨修復過程中伴隨持續出血(滲血)。基于上述背景,他們利用層層自組裝的方法,將多層季銨化支鏈淀粉(Q+)和單寧酸(T-)組裝到負電性多孔淀粉表面,構建了具有多層結構的微球(MQxTy)用于松質骨缺損出血的治療。不同Q+/T-外層結構的系列MQxTy微球均具有低細胞毒性、良好血液相容性和有效的解組裝/降解性能。其中,最外層為T-多酚層的MQ2T2具有獨特的血小板粘附、活化和紅細胞聚集特性,表現出最優的止血性能。在小鼠松質骨缺損模型中,MQ2T2顯示出良好的止血效果、低炎癥/免疫反應、高生物降解性和促骨修復性能。比格犬的概念驗證試驗進一步證實了MQ2T2在大型哺乳動物骨缺損出血治療中的良好效果。研究結果表明,這種基于生物質的多層結構微球是非常有臨床應用前景的止血材料。
北京化工大學碩士研究生劉佳穎和胡楊副教授為本文的共同一作,徐福建教授,李楊副教授和申傳安教授為本文的通訊作者,北京化工大學為第一完成單位,中國人民解放軍總醫院第四醫學中心和北京積水潭醫院為合作單位。
全文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202002243
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