用于出血控制的一体式装置

　　一种新的装置提供快速出血管理，具有最小的炎症作用，并提供感染控制。最值得注意的是，它具有可调的生物降解率，使其可用于内部和外部使用，并具有长期出血监测的传感能力。这种可定制的设备对于提供及时警报和控制外科伤口、创伤性损伤和危重疾病的出血非常有益。

　　

目前有许多出血控制产品可用，如棉或纱布绷带、粉末和止血带。这些通常用于压迫浅的、形状更均匀的伤口，它们不能同时检测出血和控制出血。较新的，高度吸收的形状记忆海绵治疗深，不规则形状的伤口，同时保持其结构和原始尺寸;血液吸收后，这些海绵也会自然地对伤口施加压力，促进凝血。基于纤维素的形状记忆海绵是足够的，但不像基于明胶的海绵那样可生物降解，也没有出血检测的能力。

为了制造一种多功能的出血治疗装置，TIBI团队转向蚕丝蛋白，一种由家蚕产生的蛋白质。丝素蛋白是一种可生物降解的材料，具有最佳的抗炎和机械性能，可以被设计成多孔的、高度吸收的记忆型海绵。这些海绵还可以促进凝血和组织再生。海绵的可调降解率允许在体内长期使用，也可以与监测出血的传感器集成。

TIBI团队利用这些能力，开发了一种独特的、一体化的出血管理设备。该装置由位于止血海绵层上下的两层银纳米线层组成。纳米线的功能是出血检测传感器和抗菌剂。

TIBI团队对该装置进行了全面评估，包括测试机械性能、生物相容性和生物降解。在力学上，SF海绵表现出出色的弹性和吸收能力，并且在对水和血液的测试中具有良好的孔隙大小，形状和大小的保持;通过调整丝素蛋白浓度，使其与周围创面组织的力学特性相匹配，可以获得最佳的出血控制效果。在结缔组织样品中，海绵层和纳米线层均表现出良好的细胞活力和增殖能力，具有良好的生物相容性和最小的抗炎反应。进一步的实验表明，通过增加丝素浓度和在制作过程中采用甲醇洗涤步骤，可以减缓海绵的降解速度。

接下来，通过皮下植入在大鼠模型中评估该装置和商用明胶抗出血装置。商业海绵在四周后完全降解，而丝素纳米线装置保持其结构。此外，植入的海绵显示出最小的炎症反应，对大鼠的器官和行为没有不良影响。此外，丝素蛋白装置在出血控制测试中的表现优于商业海绵，在大鼠出血模型中的出血控制水平高出两倍。

除了提供出血管理外，该设备还包括一个基于纳米线的电容式传感器，用于出血检测。在出血时，海绵吸收血液，这增加了它的电容而不影响它的形状。电容的增加是可检测的，并与血液吸收量直接相关，从而提供了一种实时监测出血的方法。测试表明，该设备可以选择性地监测血液吸收情况，而不是伤口中可能遇到的其他体液。

TIBI的董事兼首席执行官Ali Khademhossein博士说:“这种多功能设备为出血控制和伤口监测提供了许多有吸引力的功能，并且对不同类型的伤口和组织具有很高的适应性。”“出血监测功能也为综合生物传感和其他治疗开辟了几种可能性。”

作者:Reihaneh Haghniaz, Ankit Gangrade, Hossein Montazerian, Fahimeh Zarei, Menekse Ermis, Zijie Li, Yuxuan Du, Safoora Khosravi, Natan Roberto de Barros, Kalpana Mandal, Ahmad Rashad, Fatemeh Zehtabi, Jinghang Li, Mehmet R. Dokmeci, Han-Jun Kim, Ali Khademhosseini, Yangzhi Zhu。

本工作部分由美国国立卫生研究院资助(AR074234, AR073135, HL140618, HL137193, GM126571, GM126831)。

Journal Reference:

1. Reihaneh Haghniaz, Ankit Gangrade, Hossein Montazerian, Fahimeh Zarei, Menekse Ermis, Zijie Li, Yuxuan Du, Safoora Khosravi, Natan Roberto de Barros, Kalpana Mandal, Ahmad Rashad, Fatemeh Zehtabi, Jinghang Li, Mehmet R. Dokmeci, Han‐Jun Kim, Ali Khademhosseini, Yangzhi Zhu. An All‐In‐One Transient Theranostic Platform for Intelligent Management of Hemorrhage. Advanced Science, 2023; DOI: 10.1002/advs.202301406