背景介绍：创伤和手术中不受控制的出血是全球主要死亡原因之一，尤其在民事紧急情况中，短时间内的大量出血往往致命，而临床常用的缝合等止血技术在手术室之外适用性有限，因此亟需非专业且易用的止血剂。止血布虽因成本低、易使用等优势成为首选，但传统棉纱布存在凝血能力不足、需机械压迫易致二次损伤等问题，即便通过添加促凝剂、疏水改性等优化，仍难以解决血液从布体孔隙或与组织接缝处渗漏的关键缺陷，导致止血不彻底和血液流失。基于此，开发一种能高效密封伤口、防止多方向血液渗漏的新型止血材料成为迫切需求。

基于上述背景，福建师范大学、福建省高分子材料重点实验室刘海清教授团队在《Nature Communications》期刊发表了题为“Blood-triggered self-sealing and tissue adhesive hemostatic nanofabric”的最新研究成果。在该研究中，团队通过双同轴静电纺丝技术制备了由带正电的季铵化壳聚糖@聚乙烯醇（QCS@PVA）和带负电的儿茶酚改性海藻酸钠@聚乙烯醇（CA@PVA）纳米纤维构成的新型止血纳米织物，经研究，这种血触发放大自密封且具组织粘附性的纳米织物可快速有效止血，有望解决现有止血织物在紧急情况下血液持续渗漏的问题。
研究中，团队通过双同轴静电纺丝技术制备了一种具有核壳结构的止血纳米纤维，由阴离子和阳离子纳米纤维组成。具体而言，以聚乙烯醇（PVA）为核层提供结构支撑，分别以季铵化壳聚糖（QCS）和邻苯二酚改性海藻酸钠（CA）为壳层，通过两个独立同轴注射器将阳离子 QCS@PVA 纳米纤维与阴离子 CA@PVA 纳米纤维同步收集到同一基板上，构建了由阴阳离子纤维组成的复合纳米纤维布。其中，QCS 含带正电的季铵基团，CA 含带负电的羧基及组织粘附性邻苯二酚基团，两者在接触血液后通过静电作用、氢键及阳离子 -π 作用快速交联自密封。参见图1。

多孔的QCS@PVA/CA@PVA纳米织物表现出与棉纱布和Combat Gauze™（美军的作战纱布）相当的良好透气性（图1i-h）。此外，它表现出良好的韧性和柔韧性，拉伸应力为1.85 MPa，应变为162%，使其易于用作伤口敷料（图1f、g）。当接触到血液时，多孔的QCS@PVA/CA@PVA纳米织物可以吸收血液并通过纤维间结合自密封成致密的屏障。这种致密的屏障可以有效防止血液渗透（图2a-b）。

此外，止血纳米纤维织物可以牢固地粘附在组织上（图3c）。QCS@PVA/CA@PVA纳米织物的粘附强度（21-61 kPa）显著超过了商用纤维蛋白胶（~10 kPa）。QCS@PVA/CA@PVA纳米织物与组织之间如此强的相互作用可以防止织物/组织界面处的渗水。由于纤维间结合和卓越组织粘附性的协同效应，QCS@PVA/CA@PVA纳米织物能够快速有效地密封受损的小肠和胃（图3e-f）。

QCS@PVA/CA@PVA纳米织物显示出高爆破压（412 mm Hg），超过了正常血压（120 mmHg），见图3g。体外凝血实验证明，QCS@PVA/CA@PVA纳米织物可以包裹血液成分，形成坚固的血凝块，这归因于其水触发的纤维间结合，见图4。体内止血实验证明，QCS@PVA/CA@PVA纳米织物在各种损伤模型（如大鼠股动脉损伤、大鼠肝脏撕裂伤、猪股动脉损伤和猪肝脏撕裂伤）中均具有优异的伤口密封能力。该织物的止血性能超过了包括棉纱布和Combat Gauze™在内的商用止血织物。特别是在猪股动脉损伤中，QCS@PVA/CA@PVA纳米织物的失血量约为Combat Gauze™失血量的8%。

QCS@PVA/CA@PVA纳米织物的成分包括壳聚糖、PVA和海藻酸盐，这些都是众所周知的生物材料，以其优异的生物相容性和生物降解性而闻名。因此，QCS@PVA/CA@PVA纳米织物表现出出色的血液相容性和细胞相容性。值得注意的是，这种纳米织物还具有优异的生物降解性，消除了止血后从体内移除的需要，从而降低了继发性伤口损伤和再出血的风险。QCS@PVA/CA@PVA纳米织物中邻苯二酚基团和季铵基团的存在导致了对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性。此外，还发现这种QCS@PVA/CA@PVA纳米织物能够促进伤口愈合，参见图5。

图5：QCS@PVA/CA@PVA纳米织物的血液相容性、细胞相容性、生物降解性和抗菌活性 a.各材料的溶血活性照片 b.各材料的溶血率 c.人脐静脉内皮细胞在各材料处理后的荧光图像 d.人脐静脉内皮细胞在各材料处理后的细胞活力 e.QCS@PVA/CA@PVA纳米织物在大鼠皮下植入后不同时间点的图像和质量剩余 f.QCS@PVA/CA@PVA纳米织物在大鼠皮下植入后不同时间点的质量剩余 g.QCS@PVA/CA@PVA纳米织物周围皮肤组织的H&E染色图像和IL-6免疫组化染色 h.IL-6表达的统计分析 i.各材料与细菌共培养后的菌落形成单位照片 j.各材料对大肠杆菌的抗菌率 k.各材料对金黄色葡萄球菌的抗菌率 l.各材料处理后细菌的扫描电子显微镜图像

不过虽然QCS@PVA/CA@PVA纳米织物表现出了高效的止血性能、生物相容性、生物降解性、抗菌活性和伤口密封能力，但研究也发现了一个局限性。纳米纤维之间的静电相互作用带有pH敏感性，而这使得该纳米织物具有pH依赖性。这一特性可能限制其在酸性环境（如胃部）伤口中的应用。为了解决这个问题，团队未来的研究将在pH非依赖性的非共价交联或动态共价交联机制引入纳米织物中，以增强其在极端pH条件下的稳定性。
综上所述，团队开发了一种血液触发的自密封和组织粘附性止血纳米织物，这种创新性止血方法具有显著提高伤口敷料有效性的潜力。可以看出，静电纺技术可以有力支持研究制备新型医用材料。

文献来源：https://doi.org/10.1038/s41467-025-60244-z