战创伤止血剂的研究现状与展望

李 越,张洁元,李兵仓

1.空军第九八六医院神经外科，西安 710054; 2.陆军军医大学大坪医院研究部,武器杀伤生物效应评估研究室，重庆 400042

全球每年严重创伤人数达6 000多万[1]，因创伤出血而死亡的人数为150～200万[2-4]。若失血量﹤10%，人体可自行调节恢复；若失血达到20%，血压明显下降；若失血>30%，就危及生命[5-6]。平时创伤出血的病死率为25%～64%[7-8]，其中>85%由急性大出血(>90mL/min)所致[5,9]，且大多发生在伤后30min以内[5]。战时出血阵亡率为50%～90.9%[7,10-12]，其中躯干出血占67.3%，交界区出血占19.2%～21%[13-14]，肢体出血占13.5%[6]。在阵亡人员中，25%～80%是可预防性死亡，控制躯干出血可使可预防性死亡降低67%～91%，控制交界区出血可降低20%，控制肢体出血可降低14%[4,9-10,15]。若伤后迅速(<10min)止血，可挽救约90%的士兵性命[3]。

本文以“war wound”、“trauma”、“gunshot wound”、“explosive wound”、“hemorrhage”、“hemostatic agent”、“hemostatic materials”、“battlefield”、“prehospital”为关键词，检索了PubMed 近10年来的英文论著和综述，排除了hemostatic device、hemostatic dressing、short reports、research news、author communication等形式论文。据此总结归纳战创伤止血剂的研究现状，并对未来研究进行展望。以期为战创伤工作者们的临床救治和基础研究提供参考。

1 矿物类止血剂

1.1沸石和高岭土 沸石(浓缩剂)和高岭土(促凝剂)表面积大，具有微孔，可吸收血液水分而浓缩凝血因子，激活因子Ⅻ并启动内源性凝血系统[8,13,16]。高岭土和沸石是惰性矿物，使用后无过敏反应[10,17]。沸石与血液作用后产生高温，改性沸石虽降低放热反应，但伤口温度仍有40.3℃，高于人体的37℃[6]。猪腹股沟枪伤后用改性沸石进行止血，伤口实际测量温度为38.8～39.6℃[11]。

1.2介孔二氧化硅(mesoporous silica nanoparticles,MSN) MSN是类似于沸石的止血材料[3]，生物相容性好，介孔结构(有虹吸效应)高度有序，含有醇羟基(和H2O形成氢键)，因而MSN可吸收血液水分，激活血小板，促进红细胞和凝血因子积聚，并形成血栓而止血。此外，MSN表面的负电荷可以激活因子XII而加速凝血级联反应[3,18]。MSN和壳聚糖经盐酸修饰后制成的纳米颗粒(MSN@CS-HCA)具有组织粘附性好、激活凝血反应、聚集红细胞和血小板等作用，也增强血凝块的机械强度[18]。MSN的止血效果与其孔径有关(≤2nm为微孔，2～50nm为中孔，≥50nm为大孔)，大孔径的MSN止血效果更佳[3]。由MSN、生物活性玻璃和玉米淀粉制成的复合微孔止血颗粒在止血过程中具有协同作用，因而止血作用更强[3]。

2 壳聚糖类止血剂

壳聚糖是来源于几丁质(存在于昆虫、甲壳类动物、真菌细胞壁中)的天然多糖，由葡萄糖胺和N-乙酰-D-葡萄糖胺组成，可生物降解[8]。壳聚糖通过其氨基正电荷和红细胞膜负电荷之间的静电吸引而交联形成止血屏障[1,10]，并通过糖蛋白复合物(GPIIb/GPIIa)和细胞内钙来促进血小板的活化和黏附聚集[5]。壳聚糖也具有抗菌作用[6]，还可与高岭土、氯化铝、硫酸铁、硫酸铝等一起制作止血敷料[5-6,16]。

壳聚糖的活性氨基允许对其进行改性制成凝胶。壳聚糖-聚多巴胺冷冻凝胶、二醇壳聚糖-聚赖氨酸多肽冷冻凝胶具有机械强度高、形状恢复快、吸水能力强的特点，能促进血小板活化，增强血小板的粘附性[10,19]。壳聚糖密封凝胶(硫代壳聚糖+ 聚赖氨酸)、壳聚糖纳米生物玻璃(2%壳聚糖+5%生物玻璃，生物玻璃由Na2O、CaO、SiO2、P2O5等成分构成)凝胶在动物实验中显示了很好的止血作用，且不同止血成分具有协同止血作用[1,5]。

将壳聚糖和纤维素压缩成海绵片，再装入注射器样结构(商品名Xstat®)[19]，使用时推入伤道，压缩海绵吸收血液水分后迅速膨胀，产生113mmHg压塞作用而止血。因海绵在体内不被分解吸收，故在每片海绵内压入一个X线标记物，以便清创时彻底清除[10,14-15,17]。Xstat®主要用于交界区以及不能上止血带的深部组织止血，主要适用于狭窄伤道止血，表浅和宽阔复杂伤道止血效果不佳，也不能用于胸腔、腹腔、纵隔出血[12,17,20]。Xstat®对交界区止血的成功率高达90%，可持续止血4h[14]，使用时长不应>4h,若放置时间达到40h，可造成横纹肌溶解[12,14,20]。由于逐个取出海绵片较为费时，最近有学者用聚乙烯醇膨胀海绵制作了链式压缩海绵，不仅止血效果满意，取出海绵用时也更短[15]。

3 植物类止血剂

3.1氧化纤维素类止血剂 纤维素是来源于绿色植物细胞壁的多糖，氧化纤维素是纤维素改性后的多糖[6]，具有吸水率高、机械强度高、溶血率低等优点，可激活内源性和外源性凝血途径[5]。氧化纤维素类止血剂是目前唯一不来源于人/动物的止血材料，其基本功能单元为脱水葡萄糖醛酸，可与壳聚糖制成泡沫海绵，也能制成凝胶，体内可以降解吸收，对小血管出血有效[5,13,21]。

3.2海藻酸类止血剂 海藻酸盐由碱(如NaOH)处理的天然海藻中提取，具有生物相容性好、毒性低、成本低等优点，其二价阳离子(Ca2+、Ma2+、Ba2+、Sr2+)方便凝胶化[5-6]。自二战以来，海藻酸钙就被用来制作止血敷料，其中的钙离子可与血液中钠离子交换，从而激活血小板。海藻酸钠不仅具有止血作用，也具有抗菌和促进伤口愈合(激活巨噬细胞)的作用[6]。海藻酸钠-聚(六亚甲基)双胍-银纳米止血敷料和海藻酸盐-羟基磷灰石止血敷料都有良好的止血作用[5]。

3.3淀粉类止血剂 淀粉是自然界中含量最丰富的天然多糖，可以从植物中提取，具有吸水性强、成本低、生物相容性好、可降解等优点，其高比表面积和多孔结构除吸收血液水分外，也能促进血小板、红细胞和凝血因子在损伤部位积聚[3]。钙改性羧甲基淀粉和三聚磷酸钠交联淀粉-透明质酸止血复合物在动物实验中具有很好的止血效果[3]。淀粉的组织粘附性差，将琥珀酸酐、多巴胺和淀粉混合成水凝胶，可增强组织黏附性。在淀粉-纤维素凝胶中加入κ-卡拉胶可提高凝胶的机械强度，但不影响淀粉的凝结能力。将凝血酶受体激动剂肽固化在淀粉-聚乙二醇海绵上，可制成形状快速恢复的止血海绵，其对股动脉和肝损伤出血具有止血作用[5]。

4 生物类止血剂

4.1明胶类止血剂 明胶由动物胶原蛋白(动物真皮或肌腱)水解而成，具有很强的吸水性[6,13]。胶原蛋白是细胞外基质中含量最丰富的蛋白质，可为血小板在伤口部位的黏附、激活和聚集提供帮助，并启动凝血级联反应[5]。变性胶原蛋白无免疫原性，通过加热水解形成明胶[5]。明胶基质可制成海绵、粉末、贴片和凝胶[5,13]，当与凝血酶混合时可呈泡沫状外观[21]。明胶类材料的止血作用多依赖其物理粘结和膨胀(膨胀率200%)而非化学作用，它能在4～6周内被降解吸收，主要不良反应是造成组织脓肿或肉芽肿，也可能造成神经疼痛和麻木[21]。当其与海藻酸盐、氧化石墨烯、谷氨酰胺转胺酶等结合时，止血效果更好，如海藻酸钠-明胶海绵的止血效果优于单纯明胶海绵，又如谷氨酰转胺酶-凝血酶-明胶水凝胶和氧化石墨烯-明胶气凝胶的止血作用也强于单纯明胶[5]。

4.2纤维蛋白类止血剂 由牛/人纤维蛋白原和凝血酶组成，同时加入因子XIII和抑肽酶[13]。凝血酶能促使可溶纤维蛋白原转变成不溶性的纤维蛋白；因子XIII(纤维蛋白稳定因子)为稳定纤维蛋白凝块所必需,也能促进细胞黏附和组织修复；抑肽酶可抑制纤溶酶，从而抑制纤溶酶介导的血栓溶解[1,6]。纤维蛋白类止血材料既可通过双注射器技术应用，也可做成敷料和片剂[13]。纤维蛋白-转谷氨酰胺酶-因子XIII-明胶泡沫借助CaCO3生成的CO2，将明胶泡沫推进伤道或体腔而发挥止血作用[10]。

凝血酶既可单独作为止血材料使用[10,21]，也能与戊二醛交联制成明胶止血剂，与血液接触时明胶膨胀产生填塞效应[10]。凝血酶-氨甲环酸(tranexamic acid，TXA)-碳酸钙粉末经导管装置输入腹腔，可有效控制猪肝脏损伤出血，并延长动物存活时间[9]。

4.3白蛋白类止血剂 由10%戊二醛和45%牛白蛋白制成， 贮存在具有独立隔室和共同喷嘴的注射器中。它可在20s内形成黏性材料，2min可达到最高粘合强度[21]。

4.4角蛋白类止血剂 角蛋白为中间丝蛋白，可从头发、羽毛、羊毛、角、蹄和指甲中提取。人发角蛋白止血性能优异，可减少失血量和缩短凝血时间。用角蛋白和聚丙烯酰胺制作的止血海绵吸血后迅速膨胀，堵塞穿透性肝伤口而止血，止血后1h肝组织弹性和机械强度保持不变。角蛋白膨胀止血海绵对猪股动脉横断出血也有效[22]。

4.5自组装多肽类止血剂 自组装多肽由16个氨基酸残基组成，氨基酸残基间通过非共价键而自发组合形成稳定的构造[6]。这类止血材料可制成纳米绷带和纳米敷料，在-80～60℃下存放1周仍能释放活性纳米纤维，其止血效果比明胶海绵好[6,10]。

4.6透明质酸类止血剂 透明质酸是细胞外基质的主要成分，由D-葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖组成，具有保水和膨胀特性，允许细胞粘附和迁移，具有止血和促进伤口愈合的作用[7]。透明质酸-甲基丙烯酸-葡糖氨基聚糖粘合水凝胶模拟了细胞外基质成分，在紫外线照射下可快速固化，能在30s内封闭长4～5mm颈动脉切口和直径6mm心脏伤口，并承受290mmHg的压力[23]。透明质酸-多巴胺-氧化石墨烯止血凝胶除止血外，还有抗氧化、导电和抗菌作用[5]。透明质酸也能与壳聚糖、明胶、无机磷酸盐组合制成粘附性止血水凝胶[5]。

4.7贻贝蛋白/仿生类止血剂 多数黏附材料在水中会失去黏附力[24]，但贻贝粘蛋白(由海洋贻贝足丝腺提取)在海水中对金属、岩石等表面仍具有很强的黏附力，黏附的关键成分是3，4-二羟基-L-苯丙氨酸(多巴)[6]。邻羟基苯基(儿茶酚)是多巴的关键官能团，能借助共价键和非共价键与多种材料表面形成强大的黏附力[6]。人工合成的聚多巴胺聚丙烯酰胺水凝胶具有超强黏附性和细胞亲和性，可反复黏附/剥离而不失去粘合强度[18]。明胶-甲基丙烯酸-邻苯二酚凝胶也具有贻贝蛋白特性，其生物相容性好，对肝出血具有很好的止血作用[24]。

壁虎脚有数千根刚毛，可以增强壁虎脚与各种表面之间的附着力，从而使壁虎在各种光滑表面自由行走。有人对聚癸二酸甘油酯进行改性，并涂上一层氧化葡聚糖以增强黏附力，这种模拟壁虎脚结构的材料对肠和皮下组织都有很好的黏附性[6]。

4.8右旋糖酐类止血剂 右旋糖酐是来自微生物的支链聚-d-葡萄糖苷，吸水性高，适合制作止血材料。葡聚糖中的二醇易被无机试剂氧化成醛类，醛类易与蛋白质交联，诱导黏附和凝固。也可将葡聚糖制成止血海绵，葡聚糖海绵具有较强的组织黏附性，且细胞毒性低，生物降解性好[5]。

5 合成类止血剂

5.1聚乳酸-乙醇酸(polylactic acid-glycolic acid，PLGA)和聚己内酯(polycaprolactone，PCL) PLGA和PCL在生物医学领域被广泛用作组织粘合剂和密封剂，也具有止血作用。基于PLGA的TissuePatchDuralTM是一种薄膜，可有效防止血液和脑脊液渗漏。PCL-壳聚糖-明胶制成的支架材料能加速凝血，促进组织再生。PCL-淀粉止血材料的膨胀率高达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，吸水后体积可膨胀4倍，柔韧性好，4周内可被机体重新吸收[21]。PEG-透明质酸、PEG-胶原纤维和PEG-壳聚糖-酪胺止血材料都具有止血作用，并促进伤口愈合[5]。将PEG、淀粉、凝血酶受体激动剂肽制成止血海绵，不仅具有多孔结构，也有良好的力学性能，可控制急性和非压迫性出血[25]。聚乙二醇二丙烯酸酯-聚乙烯吡咯烷酮形状记忆聚合物是一种注射型自膨胀泡沫，可以有效控制腹腔内非压迫性出血[19]。

5.3聚氨酯(polyurethane，PU) PU可制成泡沫、薄膜和水凝胶进行止血，泡沫型PU的组织粘合性很强，用于股动脉止血可以提高动物的存活率和平均动脉压，降低休克指数[5]，但止血后必须清除PU，以防发生不良反应[10]。将PU泡沫注射到动物腹腔，泡沫体积可膨胀30倍，从而填充和压迫出血部位，但泡沫固化有损伤肠道的危险[20]。

5.4甲基丙烯酸羟乙酯 医学上常用来合成粘合剂，将其和纤维蛋白结合肽制成的止血聚合物名为PolySTAT，可加速凝血，增强血栓强度，降低血栓溶解率，在股动脉损伤止血试验中显示动物失血量少，存活率高[19]。

5.5氰基丙烯酸酯(Cyanoacrylate，CyA) CyA粘合性高，机械性能强[24]。越战期间CyA就被用于伤口止血，也可涂抹于血管吻合口防止渗血[26]，但其降解产物氰基乙酸和甲醛有细胞毒性，导致炎症反应，延迟伤口愈合，同时有放热聚合反应、降解速度慢的缺点[5,21,23-24]。改性后的CyA辛酯降低了细胞毒性，涂抹后2.5min就能达到最大结合强度[21]。2-CyA正丁酯可用作口腔手术后的黏合剂和止血剂；烯丙基-2-CyA除有黏合作用外，也能促进伤口愈合，减轻炎症反应[5]；2-丁基CyA和2-辛基CyA的材料强度和柔韧性都高于CyA[6]。

5.6超弹性止血材料 常见超弹性材料有半结晶聚合物、碳纳米纤维、纳米纤维气凝胶等，它们在高压缩(>80%)下形状恢复快(恢复率约90%)，并能承受超过自身重量50 000倍的载荷[6]。碳纳米管-季铵化壳聚糖冷冻凝胶、氧化纤维素羧基纳米纤维-壳聚糖气凝胶、壳聚糖-聚苯胺-聚乙二醇-聚癸二酸甘油酯水凝胶和血液接触后能迅速恢复其原始形状，从而快速与伤道形状匹配以更好止血，也对金黄色葡萄球菌(抑制率92%～100%)、大肠杆菌(抑制率96%～99%)和铜绿假单胞菌(抑制率95%)具有抑制作用[6]。

5.7超支化聚合物 材料根据其表面性质分为疏水(水接触角>90°，>150°为超疏水性)和亲水(水接触角﹤90°，﹤10°为超亲水性)材料，自然界中鸭毛或荷叶为超疏水表面，人眼泪(可形成薄膜，防止眼睛伤害)和鱼鳞是超亲水性表面[6]。超疏水止血材料可吸引蛋白质在伤口处形成薄膜，防止失血；超亲水止血材料可吸收血液水分，加快凝血过程。超支化聚合物(hyperbranched polymer，HBP)具有疏水和亲水双重性，当与血液接触时疏水链快速聚集，亲水链则在水中黏附到不同的材料表面。动物股动脉切割伤止血实验证明，HBP具有良好的止血性能[6]。

5.8形状记忆聚合物 形状记忆聚合物又称为形状记忆高分子，其形状改变后通过热、电、光、化学作用可快速恢复原始形状[12]。三乙醇胺-六亚甲基二异氰酸酯形状记忆泡沫具有密度低(0.076g/cm3)、凝胶分数高(>90%)和热响应恢复形状(37℃水中，8min)的能力,体内90d完全降解，具有止血作用[6]。PU形状记忆泡沫可明显降低肝损伤的出血量，缩短出血时间，止血后6h的动物存活率显著提高[12]。

5.9气凝胶 气凝胶具有孔隙率高(吸水性好)、表面积宽(凝血效果好)、力学性能好(压缩强度高)、密度低等特点，可将二氧化硅、PU、纤维素等直接冷冻制成气凝胶，其微观结构可通过改变冷冻温度进行调节。气凝胶吸收血液水分，在出血部位形成屏障，也构成血凝块的基质。由氧化石墨烯-聚乙烯醇制成的复合气凝胶吸附容量达70～73倍，可在4min内使血液完全凝固。双醛纳米纤维素-胶原复合气凝胶的密度为0.02g/cm3，吸水率为4 000%，孔隙率为95%(>90%)，是很有前景的止血材料[6]。

5.10其他合成类止血材料 硅氧烷、聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚二氧六环酮等材料都具有止血作用。如硅氧烷半固体可封堵出血部位而制止中度至重度出血，应用于猪出血模型的动物存活率约96%；将聚氧化乙烯与其他材料(羧甲基纤维素，Kappa卡拉胶，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内控制动物股动脉出血，动物存活率达到100%；利用聚丙烯酰胺与角蛋白制作的膨胀型止血海绵，能有效控制动物肝穿透伤出血和股动脉横断伤出血[19]。

6 氨甲环酸(TXA)

35%～38%的战伤出血(爆炸伤比枪伤更容易发生[27])和25%创伤出血患者可发生创伤性凝血病(traumatic induced coagulopathy,TIC)。TIC可使病死率提高3～5倍[2,9-10,28]，或至少1/4的出血死亡与TIC有关[4,29]。TIC、低温、酸中毒被称为“致命三联征”，TIC早期(﹤6h)血液呈低凝状态而容易出血，晚期(>24h)血液呈高凝状态而容易形成血栓[4]。虽然TIC和凝血因子消耗、血小板减少(出血和复苏液体稀释所致)等因素有关[4]，但根本原因是纤维蛋白原减少和纤维蛋白过度溶解[27,30]，因此补充纤维蛋白原和抑制纤维蛋白溶解对降低出血病死率具有重要作用[31]。

TXA是赖氨酸的衍生物[10,28,30],为世界卫生组织推荐的抗纤溶药[4]，已成为创伤出血的标准用药[30]。TXA可阻断纤溶酶(伤后1h达峰值)的赖氨酸位点与纤维蛋白的结合而防止血凝块溶解[28,32]，使出血病死率明显降低[2,4,31]。TXA的血液浓度为5mg/L时即可维持抗纤维蛋白溶解作用[10]。

TXA应在伤后1h内给药[33]，首次用药后8h内追加1次(有学者认为追加给药无益，不改变病死率和输血量，血栓发生情况也无改善[29])。1h内给药明显提高伤员存活率；伤后1～3h给药病死率可降低32%[29-30];3h后给药，死亡风险显著增加[4,29]。给药方式多是静脉/骨髓输注(生理盐水100mL+TXA 1g,10min内完成)，也可肌肉注射(TXA 1g)和局部用药[10,20,32,34]。给药途径并不影响TXA的疗效[10]，但静脉给药容易形成深静脉血栓和肺血栓[28,32]。局部给药的优点是起效快，有人将TXA与碳酸钙(与水生成CO2)混合后直接局部给药，CO2气体使TXA在伤道内均匀分散，从而减少股动脉横断后的失血量，提高动物的存活率[2]。阿富汗战争和以色列-叙利亚冲突[35]期间，分别有293和222名出血伤员接受了TXA治疗，伤员的病死率明显降低，出血量越大，病死率降低越明显。

TXA在血循环中的半衰期为2.3～3h[29]，组织内的半衰期约17h，95%TXA经肾脏清除[34]。TXA的副作用有胃肠道不适(恶心、腹泻、呕吐)和过敏反应。如静脉注射TXA过快会导致低血压。TXA也有诱发血栓的风险[34]。

7 展望

在“出血、气胸、窒息”三大“战伤杀手”中[36]，出血是“主犯”，因此有效控制急性大出血是降低战创伤病死率的关键。除止血装置/敷料可以有效控制肢体急性出血外，矿物类(如沸石)和壳聚糖类止血剂(如Celox和Xstat®)也对肢体和交界区急性出血具有止血作用。以往植物类、生物类和合成类止血剂多用于小血管和手术出血，目前的基础研究正在将这些止血材料进行改良和组合，以突出其形状适配能力和物理止血特性，以控制急性大血管出血。迄今为止，体腔和交界区深部出血除手术止血外，缺乏有效的院前止血剂[5]，这些部位的院前止血将是未来研究的重点。院前止血药物不仅效果、使用和存储要求严苛[6,10]，更应便于单兵自救互救止血使用。相信未来止血剂将能更好满足院前止血的要求。

作者贡献声明：李越、张洁元：文献检索、论文撰写；李兵仓：论文设计、文章校对