九章算Adv. Mater.解读【水凝胶】中山大学附属第五医院/华南理工大学：按压密封水凝胶贴片，实现深度切口的快速止血与修复-育师

【文章信息】

通讯作者：中山大学附属第五医院彭欣副研究员、华南理工大学边黎明教授

第一作者：中山大学附属第五医院2022级联培博士研究生袁康瑞

共同第一作者：中山大学附属第五医院2023级硕士研究生何川东

该成果得到了国家自然科学基金项目与中山大学百人计划基金项目资助。

【背景介绍】

深度切口创面（如手术切口、意外划伤、脏器损伤等）的快速止血与高效愈合，是临床救治中亟待突破的关键难题。这类创口伴随大量出血，传统止血材料难在湿滑创面形成有效粘附，导致密封效果差，严重影响止血效率和后续愈合。硅油（SO）基材料能排开创面血液促进粘附，但是面临着封装不稳定、释放难控制、过量易引发副作用等问题。

近期，中山大学第五附属医院彭欣副研究员和华南理工大学边黎明教授团队，创新性地设计了一种按压触发密封的新型水凝胶贴片（图1）。该材料通过构建按压释放硅油的储库微凝胶（PA-SR）并嵌入粘附水凝胶基质，实现了“按压释油、排血粘附、密封止血”的协同功能，在大鼠和猪的深部切割创面模型中展现出远超商用粘合剂的止血效果和愈合促进能力。相关成果以“Press-to-Seal Hydrogel Patches with Spatiotemporally Controllable Blood Repulsion for Acute Hemostasis and Enhanced Healing of Deep Incisive Wounds”为题，发表在Advanced Materials上（Adv. Mater. 2025, e2516490. DOI: 10.1002/adma.202516490）。

【图文解析】

图1.按压密封PSGP水凝胶贴片的制备及生物粘附示意图、与商用水凝胶的对比及PSGP水凝胶促进伤口止血与愈合机制。

首先，通过气体剪切法制备硅油储库微凝胶（PA-SR）。通过调控参数，能对PA-SR的尺寸和密度进行调控。PA-SR具备了“按需释放”的核心特性：未按压时，硅油被海藻酸钠钙凝胶封装；按压后，微凝胶破裂并释放硅油。这种“按需触发”模式彻底解决了传统硅油基材料释放不可控的问题，既保证了粘附止血效果，又避免了过量硅油带来的副作用。进一步地，我们通过紫外光固化将PA-SR嵌入到以明胶-聚丙烯酸（Gel-PAA）为基底的粘附水凝胶表面，得到图案和密度可控的PA-SR-Gel-PAA（PSGP）水凝胶。另外，PA-SR的嵌入不会影响水凝胶整体的机械性能。在多次循环拉伸后，PA-SR仍然牢固地嵌在水凝胶表面（图2）。

图2.PSGP水凝胶的制备与表征。

如图3所示，按压PSGP水凝胶能压破PA-SR并释放SO，这一过程是由使用者主动触发且按需激活的，体现出时间可控性。另外，通过改变硅油的装载量，还能调控血液的排开面积，体现出空间可控性。

图3.时间可控的硅油（SO）释放和空间可控的血液排斥

图4展示了PSGP水凝胶的按压粘附机制及性能。将PSGP水凝胶按压在湿润的组织上会压碎PA-SR并释放出SO，这能够有效地排斥组织上的血液或水分，促使水凝胶与组织形成紧密的接触。另外，凝胶和组织间官能团能形成多种作用力，促进强粘附。将PSGP水凝胶按压在猪肝脏上，即使在受到弯曲、扭转和冲洗等作用的情况下，它依然能牢固地粘附在肝脏上。此外，PSGP还表现水下粘附性能。另外，我们将PSGP水凝胶贴在大鼠肝脏上，3天后将肝脏取出并观察了水凝胶在体内的粘附情况：PSGP水凝胶能稳定粘附在肝脏上，而GP水凝胶和NBCA仅残留少量样品。最后，我们通过Lap-shear test和爆破压力试验对GP水凝胶、PSGP水凝胶以及商用胶NBCA的粘附强度进行了定量分析。

图4.PSGP水凝胶的按压粘附和按压密封性能。

图5展示了PSGP水凝胶促进大鼠肝脏切口的止血与愈合情况。PSGP组仅需30±2 s即可实现止血，且出血量仅为0.23±0.03 g，止血效率和控血效果均优于商用胶组（92 ± 5 s; 1.32 ± 0.14 g）。另外，术后1天，PSGP组切口的组织被水凝胶牢固桥接，而NBCA则嵌入切口，阻碍了组织的贴合。术后7天，PSGP组展示出最好的效果。最后，利用串联质谱标签（TMT）定量蛋白质组学检测分析了PSGP凝胶促进伤口愈合的机制。KEGG通路富集分析显示，差异蛋白参与细胞外基质-受体相互作用、凝血级联反应、血小板活化等通路；GO功能富集分析表明，差异蛋白涉及补体激活、成纤维细胞迁移正调控等愈合相关生物学过程；基因集富集分析（GSEA）证实花生四烯酸代谢、胶原蛋白三聚体、细胞外基质相关通路显著增强；图6h-i展示了292个上调蛋白和286个下调蛋白的亚细胞定位及相互作用网络，核心功能模块涉及止血（VWF）、炎症（ALOX12）和血管生成（HGF）。这些结果表明，PSGP通过调控多通路相关蛋白表达，协同促进创面愈合。

图5.PSGP水凝胶促进大鼠肝脏切口的止血与愈合情况。

图6.蛋白质组学分析结果。

为了进一步研究PSGP水凝胶的止血性能，在猪的肝、脾、心脏制造标准化切口，分别给予空白处理、NBCA和PSGP干预（图7）。猪肝脏创口的空白组止血时间达285 ± 13 s、出血量为5.22 ± 0.51 g；而PSGP组的止血时间仅63 ± 22 s、出血量仅0.23 ± 0.03 g，这一表现显著优于NBCA组（止血时间159 ± 29 s、出血量1.66 ± 0.37 g）。猪脾脏创口的PSGP组止血时间为58 ± 19 s、出血量为0.86 ± 0.45 g，远优于空白组（止血时间133 ± 31 s、出血量4.57 ± 0.34 g）与NBCA组（止血时间311 ± 28 s、出血量9.15 ± 0.46 g）。猪心脏穿刺伤难以自发止血，但使用PSGP处理后，3分钟内即可实现完全止血，且无再出血情况。这些结果证实PSGP水凝胶对致命性出血具有高效止血能力。

图7.PSGP水凝胶在猪肝脏、脾脏和心脏损伤中的止血效果。

最后，我们研究了PSGP凝胶的生物相容性（图8）。PSGP水凝胶展现出优异的细胞相容性和血液相容性。将PSGP凝胶贴于大鼠肝脏后，硅油能快速通过尿液和粪便排出，不会长时间滞留在体内。另外，PSGP组的血常规与血清生化检测均无异常，说明不会引起全身炎症。与PSGP接触的肝组织无结构异常，IL-6、TNF-α等炎症因子表达也极低，证实其不会引发局部炎症反应。