戰創傷止血劑的研究現狀與展望

李 越,張潔元,李兵倉

1.空軍第九八六醫院神經外科，西安 710054; 2.陸軍軍醫大學大坪醫院研究部,武器殺傷生物效應評估研究室，重慶 400042

全球每年嚴重創傷人數達6 000多萬[1]，因創傷出血而死亡的人數為150～200萬[2-4]。若失血量﹤10%，人體可自行調節恢復；若失血達到20%，血壓明顯下降；若失血>30%，就危及生命[5-6]。平時創傷出血的病死率為25%～64%[7-8]，其中>85%由急性大出血(>90mL/min)所致[5,9]，且大多發生在傷后30min以內[5]。戰時出血陣亡率為50%～90.9%[7,10-12]，其中軀干出血占67.3%，交界區出血占19.2%～21%[13-14]，肢體出血占13.5%[6]。在陣亡人員中，25%～80%是可預防性死亡，控制軀干出血可使可預防性死亡降低67%～91%，控制交界區出血可降低20%，控制肢體出血可降低14%[4,9-10,15]。若傷后迅速(<10min)止血，可挽救約90%的士兵性命[3]。

本文以“war wound”、“trauma”、“gunshot wound”、“explosive wound”、“hemorrhage”、“hemostatic agent”、“hemostatic materials”、“battlefield”、“prehospital”為關鍵詞，檢索了PubMed 近10年來的英文論著和綜述，排除了hemostatic device、hemostatic dressing、short reports、research news、author communication等形式論文。據此總結歸納戰創傷止血劑的研究現狀，并對未來研究進行展望。以期為戰創傷工作者們的臨床救治和基礎研究提供參考。

1 礦物類止血劑

1.1沸石和高嶺土 沸石(濃縮劑)和高嶺土(促凝劑)表面積大，具有微孔，可吸收血液水分而濃縮凝血因子，激活因子Ⅻ并啟動內源性凝血系統[8,13,16]。高嶺土和沸石是惰性礦物，使用后無過敏反應[10,17]。沸石與血液作用后產生高溫，改性沸石雖降低放熱反應，但傷口溫度仍有40.3℃，高于人體的37℃[6]。豬腹股溝槍傷后用改性沸石進行止血，傷口實際測量溫度為38.8～39.6℃[11]。

1.2介孔二氧化硅(mesoporous silica nanoparticles,MSN) MSN是類似于沸石的止血材料[3]，生物相容性好，介孔結構(有虹吸效應)高度有序，含有醇羥基(和H2O形成氫鍵)，因而MSN可吸收血液水分，激活血小板，促進紅細胞和凝血因子積聚，并形成血栓而止血。此外，MSN表面的負電荷可以激活因子XII而加速凝血級聯反應[3,18]。MSN和殼聚糖經鹽酸修飾后制成的納米顆粒(MSN@CS-HCA)具有組織粘附性好、激活凝血反應、聚集紅細胞和血小板等作用，也增強血凝塊的機械強度[18]。MSN的止血效果與其孔徑有關(≤2nm為微孔，2～50nm為中孔，≥50nm為大孔)，大孔徑的MSN止血效果更佳[3]。由MSN、生物活性玻璃和玉米淀粉制成的復合微孔止血顆粒在止血過程中具有協同作用，因而止血作用更強[3]。

2 殼聚糖類止血劑

殼聚糖是來源于幾丁質(存在于昆蟲、甲殼類動物、真菌細胞壁中)的天然多糖，由葡萄糖胺和N-乙酰-D-葡萄糖胺組成，可生物降解[8]。殼聚糖通過其氨基正電荷和紅細胞膜負電荷之間的靜電吸引而交聯形成止血屏障[1,10]，并通過糖蛋白復合物(GPIIb/GPIIa)和細胞內鈣來促進血小板的活化和黏附聚集[5]。殼聚糖也具有抗菌作用[6]，還可與高嶺土、氯化鋁、硫酸鐵、硫酸鋁等一起制作止血敷料[5-6,16]。

殼聚糖的活性氨基允許對其進行改性制成凝膠。殼聚糖-聚多巴胺冷凍凝膠、二醇殼聚糖-聚賴氨酸多肽冷凍凝膠具有機械強度高、形狀恢復快、吸水能力強的特點，能促進血小板活化，增強血小板的粘附性[10,19]。殼聚糖密封凝膠(硫代殼聚糖+ 聚賴氨酸)、殼聚糖納米生物玻璃(2%殼聚糖+5%生物玻璃，生物玻璃由Na2O、CaO、SiO2、P2O5等成分構成)凝膠在動物實驗中顯示了很好的止血作用，且不同止血成分具有協同止血作用[1,5]。

將殼聚糖和纖維素壓縮成海綿片，再裝入注射器樣結構(商品名Xstat?)[19]，使用時推入傷道，壓縮海綿吸收血液水分后迅速膨脹，產生113mmHg壓塞作用而止血。因海綿在體內不被分解吸收，故在每片海綿內壓入一個X線標記物，以便清創時徹底清除[10,14-15,17]。Xstat?主要用于交界區以及不能上止血帶的深部組織止血，主要適用于狹窄傷道止血，表淺和寬闊復雜傷道止血效果不佳，也不能用于胸腔、腹腔、縱隔出血[12,17,20]。Xstat?對交界區止血的成功率高達90%，可持續止血4h[14]，使用時長不應>4h,若放置時間達到40h，可造成橫紋肌溶解[12,14,20]。由于逐個取出海綿片較為費時，最近有學者用聚乙烯醇膨脹海綿制作了鏈式壓縮海綿，不僅止血效果滿意，取出海綿用時也更短[15]。

3 植物類止血劑

3.1氧化纖維素類止血劑 纖維素是來源于綠色植物細胞壁的多糖，氧化纖維素是纖維素改性后的多糖[6]，具有吸水率高、機械強度高、溶血率低等優點，可激活內源性和外源性凝血途徑[5]。氧化纖維素類止血劑是目前唯一不來源于人/動物的止血材料，其基本功能單元為脫水葡萄糖醛酸，可與殼聚糖制成泡沫海綿，也能制成凝膠，體內可以降解吸收，對小血管出血有效[5,13,21]。

3.2海藻酸類止血劑 海藻酸鹽由堿(如NaOH)處理的天然海藻中提取，具有生物相容性好、毒性低、成本低等優點，其二價陽離子(Ca2+、Ma2+、Ba2+、Sr2+)方便凝膠化[5-6]。自二戰以來，海藻酸鈣就被用來制作止血敷料，其中的鈣離子可與血液中鈉離子交換，從而激活血小板。海藻酸鈉不僅具有止血作用，也具有抗菌和促進傷口愈合(激活巨噬細胞)的作用[6]。海藻酸鈉-聚(六亞甲基)雙胍-銀納米止血敷料和海藻酸鹽-羥基磷灰石止血敷料都有良好的止血作用[5]。

3.3淀粉類止血劑 淀粉是自然界中含量最豐富的天然多糖，可以從植物中提取，具有吸水性強、成本低、生物相容性好、可降解等優點，其高比表面積和多孔結構除吸收血液水分外，也能促進血小板、紅細胞和凝血因子在損傷部位積聚[3]。鈣改性羧甲基淀粉和三聚磷酸鈉交聯淀粉-透明質酸止血復合物在動物實驗中具有很好的止血效果[3]。淀粉的組織粘附性差，將琥珀酸酐、多巴胺和淀粉混合成水凝膠，可增強組織黏附性。在淀粉-纖維素凝膠中加入κ-卡拉膠可提高凝膠的機械強度，但不影響淀粉的凝結能力。將凝血酶受體激動劑肽固化在淀粉-聚乙二醇海綿上，可制成形狀快速恢復的止血海綿，其對股動脈和肝損傷出血具有止血作用[5]。

4 生物類止血劑

4.1明膠類止血劑 明膠由動物膠原蛋白(動物真皮或肌腱)水解而成，具有很強的吸水性[6,13]。膠原蛋白是細胞外基質中含量最豐富的蛋白質，可為血小板在傷口部位的黏附、激活和聚集提供幫助，并啟動凝血級聯反應[5]。變性膠原蛋白無免疫原性，通過加熱水解形成明膠[5]。明膠基質可制成海綿、粉末、貼片和凝膠[5,13]，當與凝血酶混合時可呈泡沫狀外觀[21]。明膠類材料的止血作用多依賴其物理粘結和膨脹(膨脹率200%)而非化學作用，它能在4～6周內被降解吸收，主要不良反應是造成組織膿腫或肉芽腫，也可能造成神經疼痛和麻木[21]。當其與海藻酸鹽、氧化石墨烯、谷氨酰胺轉胺酶等結合時，止血效果更好，如海藻酸鈉-明膠海綿的止血效果優于單純明膠海綿，又如谷氨酰轉胺酶-凝血酶-明膠水凝膠和氧化石墨烯-明膠氣凝膠的止血作用也強于單純明膠[5]。

4.2纖維蛋白類止血劑 由牛/人纖維蛋白原和凝血酶組成，同時加入因子XIII和抑肽酶[13]。凝血酶能促使可溶纖維蛋白原轉變成不溶性的纖維蛋白；因子XIII(纖維蛋白穩定因子)為穩定纖維蛋白凝塊所必需,也能促進細胞黏附和組織修復；抑肽酶可抑制纖溶酶，從而抑制纖溶酶介導的血栓溶解[1,6]。纖維蛋白類止血材料既可通過雙注射器技術應用，也可做成敷料和片劑[13]。纖維蛋白-轉谷氨酰胺酶-因子XIII-明膠泡沫借助CaCO3生成的CO2，將明膠泡沫推進傷道或體腔而發揮止血作用[10]。

凝血酶既可單獨作為止血材料使用[10,21]，也能與戊二醛交聯制成明膠止血劑，與血液接觸時明膠膨脹產生填塞效應[10]。凝血酶-氨甲環酸(tranexamic acid，TXA)-碳酸鈣粉末經導管裝置輸入腹腔，可有效控制豬肝臟損傷出血，并延長動物存活時間[9]。

4.3白蛋白類止血劑 由10%戊二醛和45%牛白蛋白制成， 貯存在具有獨立隔室和共同噴嘴的注射器中。它可在20s內形成黏性材料，2min可達到最高粘合強度[21]。

4.4角蛋白類止血劑 角蛋白為中間絲蛋白，可從頭發、羽毛、羊毛、角、蹄和指甲中提取。人發角蛋白止血性能優異，可減少失血量和縮短凝血時間。用角蛋白和聚丙烯酰胺制作的止血海綿吸血后迅速膨脹，堵塞穿透性肝傷口而止血，止血后1h肝組織彈性和機械強度保持不變。角蛋白膨脹止血海綿對豬股動脈橫斷出血也有效[22]。

4.5自組裝多肽類止血劑 自組裝多肽由16個氨基酸殘基組成，氨基酸殘基間通過非共價鍵而自發組合形成穩定的構造[6]。這類止血材料可制成納米繃帶和納米敷料，在-80～60℃下存放1周仍能釋放活性納米纖維，其止血效果比明膠海綿好[6,10]。

4.6透明質酸類止血劑 透明質酸是細胞外基質的主要成分，由D-葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖組成，具有保水和膨脹特性，允許細胞粘附和遷移，具有止血和促進傷口愈合的作用[7]。透明質酸-甲基丙烯酸-葡糖氨基聚糖粘合水凝膠模擬了細胞外基質成分，在紫外線照射下可快速固化，能在30s內封閉長4～5mm頸動脈切口和直徑6mm心臟傷口，并承受290mmHg的壓力[23]。透明質酸-多巴胺-氧化石墨烯止血凝膠除止血外，還有抗氧化、導電和抗菌作用[5]。透明質酸也能與殼聚糖、明膠、無機磷酸鹽組合制成粘附性止血水凝膠[5]。

4.7貽貝蛋白/仿生類止血劑 多數黏附材料在水中會失去黏附力[24]，但貽貝粘蛋白(由海洋貽貝足絲腺提取)在海水中對金屬、巖石等表面仍具有很強的黏附力，黏附的關鍵成分是3，4-二羥基-L-苯丙氨酸(多巴)[6]。鄰羥基苯基(兒茶酚)是多巴的關鍵官能團，能借助共價鍵和非共價鍵與多種材料表面形成強大的黏附力[6]。人工合成的聚多巴胺聚丙烯酰胺水凝膠具有超強黏附性和細胞親和性，可反復黏附/剝離而不失去粘合強度[18]。明膠-甲基丙烯酸-鄰苯二酚凝膠也具有貽貝蛋白特性，其生物相容性好，對肝出血具有很好的止血作用[24]。

壁虎腳有數千根剛毛，可以增強壁虎腳與各種表面之間的附著力，從而使壁虎在各種光滑表面自由行走。有人對聚癸二酸甘油酯進行改性，并涂上一層氧化葡聚糖以增強黏附力，這種模擬壁虎腳結構的材料對腸和皮下組織都有很好的黏附性[6]。

4.8右旋糖酐類止血劑 右旋糖酐是來自微生物的支鏈聚-d-葡萄糖苷，吸水性高，適合制作止血材料。葡聚糖中的二醇易被無機試劑氧化成醛類，醛類易與蛋白質交聯，誘導黏附和凝固。也可將葡聚糖制成止血海綿，葡聚糖海綿具有較強的組織黏附性，且細胞毒性低，生物降解性好[5]。

5 合成類止血劑

5.1聚乳酸-乙醇酸(polylactic acid-glycolic acid，PLGA)和聚己內酯(polycaprolactone，PCL) PLGA和PCL在生物醫學領域被廣泛用作組織粘合劑和密封劑，也具有止血作用?；赑LGA的TissuePatchDuralTM是一種薄膜，可有效防止血液和腦脊液滲漏。PCL-殼聚糖-明膠制成的支架材料能加速凝血，促進組織再生。PCL-淀粉止血材料的膨脹率高達240%，具有很好的止血作用[5]。

5.2聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG) PEG是石油衍生聚醚化合物，吸水后體積可膨脹4倍，柔韌性好，4周內可被機體重新吸收[21]。PEG-透明質酸、PEG-膠原纖維和PEG-殼聚糖-酪胺止血材料都具有止血作用，并促進傷口愈合[5]。將PEG、淀粉、凝血酶受體激動劑肽制成止血海綿，不僅具有多孔結構，也有良好的力學性能，可控制急性和非壓迫性出血[25]。聚乙二醇二丙烯酸酯-聚乙烯吡咯烷酮形狀記憶聚合物是一種注射型自膨脹泡沫，可以有效控制腹腔內非壓迫性出血[19]。

5.3聚氨酯(polyurethane，PU) PU可制成泡沫、薄膜和水凝膠進行止血，泡沫型PU的組織粘合性很強，用于股動脈止血可以提高動物的存活率和平均動脈壓，降低休克指數[5]，但止血后必須清除PU，以防發生不良反應[10]。將PU泡沫注射到動物腹腔，泡沫體積可膨脹30倍，從而填充和壓迫出血部位，但泡沫固化有損傷腸道的危險[20]。

5.4甲基丙烯酸羥乙酯 醫學上常用來合成粘合劑，將其和纖維蛋白結合肽制成的止血聚合物名為PolySTAT，可加速凝血，增強血栓強度，降低血栓溶解率，在股動脈損傷止血試驗中顯示動物失血量少，存活率高[19]。

5.5氰基丙烯酸酯(Cyanoacrylate，CyA) CyA粘合性高，機械性能強[24]。越戰期間CyA就被用于傷口止血，也可涂抹于血管吻合口防止滲血[26]，但其降解產物氰基乙酸和甲醛有細胞毒性，導致炎癥反應，延遲傷口愈合，同時有放熱聚合反應、降解速度慢的缺點[5,21,23-24]。改性后的CyA辛酯降低了細胞毒性，涂抹后2.5min就能達到最大結合強度[21]。2-CyA正丁酯可用作口腔手術后的黏合劑和止血劑；烯丙基-2-CyA除有黏合作用外，也能促進傷口愈合，減輕炎癥反應[5]；2-丁基CyA和2-辛基CyA的材料強度和柔韌性都高于CyA[6]。

5.6超彈性止血材料 常見超彈性材料有半結晶聚合物、碳納米纖維、納米纖維氣凝膠等，它們在高壓縮(>80%)下形狀恢復快(恢復率約90%)，并能承受超過自身重量50 000倍的載荷[6]。碳納米管-季銨化殼聚糖冷凍凝膠、氧化纖維素羧基納米纖維-殼聚糖氣凝膠、殼聚糖-聚苯胺-聚乙二醇-聚癸二酸甘油酯水凝膠和血液接觸后能迅速恢復其原始形狀，從而快速與傷道形狀匹配以更好止血，也對金黃色葡萄球菌(抑制率92%～100%)、大腸桿菌(抑制率96%～99%)和銅綠假單胞菌(抑制率95%)具有抑制作用[6]。

5.7超支化聚合物 材料根據其表面性質分為疏水(水接觸角>90°，>150°為超疏水性)和親水(水接觸角﹤90°，﹤10°為超親水性)材料，自然界中鴨毛或荷葉為超疏水表面，人眼淚(可形成薄膜，防止眼睛傷害)和魚鱗是超親水性表面[6]。超疏水止血材料可吸引蛋白質在傷口處形成薄膜，防止失血；超親水止血材料可吸收血液水分，加快凝血過程。超支化聚合物(hyperbranched polymer，HBP)具有疏水和親水雙重性，當與血液接觸時疏水鏈快速聚集，親水鏈則在水中黏附到不同的材料表面。動物股動脈切割傷止血實驗證明，HBP具有良好的止血性能[6]。

5.8形狀記憶聚合物 形狀記憶聚合物又稱為形狀記憶高分子，其形狀改變后通過熱、電、光、化學作用可快速恢復原始形狀[12]。三乙醇胺-六亞甲基二異氰酸酯形狀記憶泡沫具有密度低(0.076g/cm3)、凝膠分數高(>90%)和熱響應恢復形狀(37℃水中，8min)的能力,體內90d完全降解，具有止血作用[6]。PU形狀記憶泡沫可明顯降低肝損傷的出血量，縮短出血時間，止血后6h的動物存活率顯著提高[12]。

5.9氣凝膠 氣凝膠具有孔隙率高(吸水性好)、表面積寬(凝血效果好)、力學性能好(壓縮強度高)、密度低等特點，可將二氧化硅、PU、纖維素等直接冷凍制成氣凝膠，其微觀結構可通過改變冷凍溫度進行調節。氣凝膠吸收血液水分，在出血部位形成屏障，也構成血凝塊的基質。由氧化石墨烯-聚乙烯醇制成的復合氣凝膠吸附容量達70～73倍，可在4min內使血液完全凝固。雙醛納米纖維素-膠原復合氣凝膠的密度為0.02g/cm3，吸水率為4 000%，孔隙率為95%(>90%)，是很有前景的止血材料[6]。

5.10其他合成類止血材料 硅氧烷、聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚二氧六環酮等材料都具有止血作用。如硅氧烷半固體可封堵出血部位而制止中度至重度出血，應用于豬出血模型的動物存活率約96%；將聚氧化乙烯與其他材料(羧甲基纖維素，Kappa卡拉膠，聚乙二醇)制成止血敷料，可提高血小板的黏附力，加快凝血速度，能在90s內控制動物股動脈出血，動物存活率達到100%；利用聚丙烯酰胺與角蛋白制作的膨脹型止血海綿，能有效控制動物肝穿透傷出血和股動脈橫斷傷出血[19]。

6 氨甲環酸(TXA)

35%～38%的戰傷出血(爆炸傷比槍傷更容易發生[27])和25%創傷出血患者可發生創傷性凝血病(traumatic induced coagulopathy,TIC)。TIC可使病死率提高3～5倍[2,9-10,28]，或至少1/4的出血死亡與TIC有關[4,29]。TIC、低溫、酸中毒被稱為“致命三聯征”，TIC早期(﹤6h)血液呈低凝狀態而容易出血，晚期(>24h)血液呈高凝狀態而容易形成血栓[4]。雖然TIC和凝血因子消耗、血小板減少(出血和復蘇液體稀釋所致)等因素有關[4]，但根本原因是纖維蛋白原減少和纖維蛋白過度溶解[27,30]，因此補充纖維蛋白原和抑制纖維蛋白溶解對降低出血病死率具有重要作用[31]。

TXA是賴氨酸的衍生物[10,28,30],為世界衛生組織推薦的抗纖溶藥[4]，已成為創傷出血的標準用藥[30]。TXA可阻斷纖溶酶(傷后1h達峰值)的賴氨酸位點與纖維蛋白的結合而防止血凝塊溶解[28,32]，使出血病死率明顯降低[2,4,31]。TXA的血液濃度為5mg/L時即可維持抗纖維蛋白溶解作用[10]。

TXA應在傷后1h內給藥[33]，首次用藥后8h內追加1次(有學者認為追加給藥無益，不改變病死率和輸血量，血栓發生情況也無改善[29])。1h內給藥明顯提高傷員存活率；傷后1～3h給藥病死率可降低32%[29-30];3h后給藥，死亡風險顯著增加[4,29]。給藥方式多是靜脈/骨髓輸注(生理鹽水100mL+TXA 1g,10min內完成)，也可肌肉注射(TXA 1g)和局部用藥[10,20,32,34]。給藥途徑并不影響TXA的療效[10]，但靜脈給藥容易形成深靜脈血栓和肺血栓[28,32]。局部給藥的優點是起效快，有人將TXA與碳酸鈣(與水生成CO2)混合后直接局部給藥，CO2氣體使TXA在傷道內均勻分散，從而減少股動脈橫斷后的失血量，提高動物的存活率[2]。阿富汗戰爭和以色列-敘利亞沖突[35]期間，分別有293和222名出血傷員接受了TXA治療，傷員的病死率明顯降低，出血量越大，病死率降低越明顯。

TXA在血循環中的半衰期為2.3～3h[29]，組織內的半衰期約17h，95%TXA經腎臟清除[34]。TXA的副作用有胃腸道不適(惡心、腹瀉、嘔吐)和過敏反應。如靜脈注射TXA過快會導致低血壓。TXA也有誘發血栓的風險[34]。

7 展望

在“出血、氣胸、窒息”三大“戰傷殺手”中[36]，出血是“主犯”，因此有效控制急性大出血是降低戰創傷病死率的關鍵。除止血裝置/敷料可以有效控制肢體急性出血外，礦物類(如沸石)和殼聚糖類止血劑(如Celox和Xstat?)也對肢體和交界區急性出血具有止血作用。以往植物類、生物類和合成類止血劑多用于小血管和手術出血，目前的基礎研究正在將這些止血材料進行改良和組合，以突出其形狀適配能力和物理止血特性，以控制急性大血管出血。迄今為止，體腔和交界區深部出血除手術止血外，缺乏有效的院前止血劑[5]，這些部位的院前止血將是未來研究的重點。院前止血藥物不僅效果、使用和存儲要求嚴苛[6,10]，更應便于單兵自救互救止血使用。相信未來止血劑將能更好滿足院前止血的要求。

作者貢獻聲明：李越、張潔元：文獻檢索、論文撰寫；李兵倉：論文設計、文章校對