出血是战场上最常见的死亡原因。不是所有的创伤都适合使用止血带进行止血,所以仍然需要一种有效的止血剂,目前有许多止血剂和敷料可用于控制严重出血。Zeolite作为一种新型材料,是从自然界中发现的多孔晶状铝硅酸盐矿物,能够吸收大量的水,与周围的溶液进行离子交换,具有长期的物理和化学稳定性而没有生物毒性,这使得沸石成为制备止血剂的理想材料。
一、沸石止血的成果
大量研究和应用表明,在重度出血情况下,沸石粉的无机止血材料是更为有效的。国外使用的沸石止血剂在战争中拯救了上千名士兵的生命,但该产品在使用过程中遇水或血液会放出大量的热,伤口局部温度高达90℃以上,导致皮肤灼伤和影响伤口愈合,这是困扰该国多年的难题。为了解决紧急救生止血的问题,浙江大学化学系范杰教授课题组采用原位微载技术将介孔单晶菱沸石结合到棉纤维表面,制备了一种柔性沸石棉纤维复合物,该止血材料具备高效的止血性能和可靠的安全性。
有着救命神器之称的作战纱布,是一种浸渍高岭土的无机止血材料,但这种纱布遇水或血液后,活性成分高岭土很容易脱落,存在较大的安全隐患。范教授团队研发的“紧密结合的”沸石纤维复合物不怕水洗,也不怕水冲,甚至超声波震荡半小时也震不下来。不仅如此,在非常挑战性的猪颈动脉致死模型试验中,作战纱布在伤口按压10分钟仍然血流不止,而沸石纤维复合物纱布在伤口按压5分钟就已经成功止血,使用过程中没有放热效应。在造成人员受伤大出血的突发事故现场往往缺乏现成的有效止血材料。范杰认为“把沸石纤维做成止血衣‘穿’在身上是最保险的救援方式,实现了随时随地的紧急止血救援。”
二、沸石应用于医疗止血领域的其他成果
(1)我国军事医学科学院研制的“速效止血粉”(血盾)以沸石为有效成分,动物实验和临床研究显示其平均止血时间为30s,其作用机制类似QuikClot○RCG,目前已正式列装。针对医用胶涂抹于伤口的给药方式会导致止血膜不均匀、易破裂而发生再出血的情况,Jiang等设计了一种气流辅助原位静电纺丝装置,可将α-氰基丙烯酸酯医用胶原位电纺成微纳米纤维,并在气流导向下精确、均匀地沉积到伤口表面形成致密薄膜,动物实验显示将其应用于小型创口可在短时间内(2~20s)快速止血,大型创口可在1~2min内止血。李云龙等研究了不同离子交换的沸石在蛋白质环(proteincorona)形成前后的凝血时间,结果表明钙离子交换的沸石具有较好的促凝血活性,其凝血时间约110s。当表面形成蛋白质环之后,材料的凝血时间进一步降低至10s左右,说明蛋白质环的形成可以大大提高沸石的促凝活性。利用这一纳米材料-生物体系的相互作用,该团队改变沸石材料原本的纳米结构以及它的组成成分比例,研制成新型沸石止血剂,在提高止血效果的同时解决了沸石放热灼伤组织的问题。
(2)ACS在2005获得FDA批准可外用,是一种因子浓缩类止血剂,其沸石颗粒较大,并用纱布袋包装,处理不规则腔室内出血或有创腔内血液灌注情况时ACS可有效止血而不会被冲走流失,而且ACS也更容易清理去除。
针对已有的无机止血剂的研究还在继续,如不断偿试将已有沸石产品为载体引入银离子、钙离子和凝血因子以改进其性能;新的人工合成的多孔材料介孔硅已开始用于止血剂制备;被广泛应用于生物医学纳米材料等,未来关于沸石止血剂的研究还有很大空间。无机/聚合物复合沸石材料可以提高无机止血剂的止血效果,为改善凝血障碍患者的止血效果提供一个独特的机会。只有针对这些问题不断地研究和创新,才能开发出新的、更适合院前急救使用的理想的沸石止血剂产品。