布魯克納米 CT 賦能！仿生氣凝膠止血研究成果榮登《Nano Lett.》

更新時(shí)間：2025-07-11

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布魯克納米 CT 賦能！

仿生氣凝膠止血研究成果榮登《Nano Lett.》

引言

近日，一篇題為 “Centrifugal Spinning-Derived Biomimetic Aerogel for Rapid Hemostasis with Minimal Blood Loss" 的研究論文在國際期刊《Nano Lett.》（2025, 25, 6040?6050）發(fā)表。本文第一作者是東華大學(xué)紡織學(xué)院博士生符芬，通訊作者為東華大學(xué)紡織學(xué)院王富軍教授、曾泳春教授和趙帆特聘研究員。該研究聚焦于緊急止血領(lǐng)域的重大需求，成功研發(fā)出一種基于離心紡絲技術(shù)的仿生纖維氣凝膠，為快速控制大出血提供了全新的解決方案。在本研究的材料表征過程中，作者通過布魯克納米級三維X射線顯微鏡（納米CT） SkyScan2214 CMOS測試獲得的 2D 成像、3D 重建以及球棍模型模擬，清晰地觀察到并分析了氣凝膠內(nèi)部高度互連的多孔結(jié)構(gòu)，為理解其優(yōu)異的吸水和止血性能提供了重要的微觀結(jié)構(gòu)依據(jù)。作者在文章最后也對束蘊(yùn)儀器（上海）有限公司的丁浩先生在納米 CT 測試分析方面提供的專業(yè)支持與幫助，表示了致謝

論文摘要

研究背景：大出血救治的迫切需求

大出血是導(dǎo)致創(chuàng)傷患者死亡的主要原因之一，無論是民用還是軍事場景中，因失血引發(fā)的低血壓和多器官衰竭往往會顯著提高死亡率。人體自身的凝血機(jī)制在面對深度創(chuàng)傷或凝血功能障礙時(shí)常常難以應(yīng)對，因此，研發(fā)能夠縮短止血時(shí)間、減少失血量的先進(jìn)止血材料成為當(dāng)務(wù)之急。

現(xiàn)有商用止血材料雖在一定程度上能發(fā)揮作用，但在應(yīng)對復(fù)雜傷口和大面積創(chuàng)傷時(shí)仍存在不足。例如，部分材料的孔隙連通性不佳，影響液體吸收和滲透效率；有的材料體積膨脹和液體吸收能力有限，可能導(dǎo)致止血時(shí)間延長和失血量增加。

核心成果：仿生設(shè)計(jì)與先進(jìn)技術(shù)融合

該研究團(tuán)隊(duì)受根毛結(jié)構(gòu)啟發(fā)，通過離心紡絲技術(shù)制備了一種具有特殊微觀結(jié)構(gòu)的氣凝膠（CTBs）。這種氣凝膠由溝槽狀醋酸纖維素（CA）纖維和褶皺狀熱塑性聚氨酯（TPU）纖維通過封閉水性異氰酸酯（BIC）交聯(lián)形成三維網(wǎng)絡(luò)，其孔隙連通率高達(dá) 99.99%。

圖1

圖2

圖3

通過SkyScan2214 CMOS對模擬CTBs-6.0的互聯(lián)多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖像表征，獲得包括二維圖像，三維重建圖像以及球棍模型（球代表孔隙，棒代表與孔隙相連的通道）

離心紡絲技術(shù)的應(yīng)用是該研究的一大亮點(diǎn)，其生產(chǎn)效率遠(yuǎn)超電紡絲技術(shù)（超過 1000 倍），為材料的規(guī)?；苽涞於嘶A(chǔ)。通過調(diào)控紡絲過程中的相分離，研究團(tuán)隊(duì)成功在 CA 纖維表面形成溝槽結(jié)構(gòu)，在 TPU 纖維表面形成褶皺結(jié)構(gòu)，這些微觀形貌有助于增強(qiáng)血細(xì)胞的粘附和浸潤，加速凝血過程

性能優(yōu)勢：止血效果與生物相容性

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，該氣凝膠具有高的孔隙率（92%）和優(yōu)異的吸水性能（4147±99%），同時(shí)血液吸附量較低（1210±17%），能夠快速激活凝血級聯(lián)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)高效止血。

在大鼠尾部截?cái)唷⒏闻K損傷和腎臟切除等體內(nèi)模型實(shí)驗(yàn)中，與商用止血材料（如棉花、明膠海綿、紗布）相比，該氣凝膠能使失血量減少約 94%，止血時(shí)間縮短約 78%，表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。此外，該氣凝膠還具有良好的生物相容性，溶血率極低（0.01±0.033%），符合國際標(biāo)準(zhǔn)；其優(yōu)異的機(jī)械性能和形狀恢復(fù)能力使其能夠適應(yīng)不同形狀的傷口，施加適當(dāng)壓力以促進(jìn)止血，尤其適用于復(fù)雜創(chuàng)傷場景。

免責(zé)聲明

本文內(nèi)容基于發(fā)表于《Nano Lett.》的研究論文（2025, 25, 6040?6050），所提及的研究成果尚處于實(shí)驗(yàn)室階段，其臨床應(yīng)用需經(jīng)過進(jìn)一步的驗(yàn)證。本文僅作學(xué)術(shù)交流與信息分享之用，不構(gòu)成任何醫(yī)療建議或產(chǎn)品推薦。