可吸收止血材料现状及效果评价的研究进展

可吸收止血材料现状及效果评价的研究进展叶世富，王士斌，吴文果，刘源岗，华侨大学化工学院，厦门 ； 华侨大学生物材料与组织工程研究所，厦门 ）（摘要可吸收止血材料是当前外科领域研究的热点 ，在 临床以及战争中应用广泛。其种类繁多 ，成 分复杂 ，尽管目前国内并没有一个完善的产品国家标准和上市指导原则 ，但 是可以从 止 血 效 果 、降 解 吸 收 性 、生 物 相 容 性 ，以 及抗菌促愈合等几个方面对其有效性进行评价。主要对可吸收材料现状及其评价工作的进展进行综述 ，同 时探讨其在评价过程中存在的问题。关键词止血材料 效果评价 可吸收中图分类号 ：文献标识码 ：， ， ，（，； ，）， ， ， ，可吸收止血材料是一种用于伤口出血部位 ，能 够快速止血，并且在一定时间内能 被人体吸收的生物医用材料。 其 最大特点在于：应用于人体或动物体 内 局 部 止 血，在 实 现 快 速止血的同时，可在体内降解、无 需取出，从而避免止血完成 后去除敷料的二次伤害。作为三类医疗器械产品，可 吸收止 血材料使用要求比传统外用敷料高且风险大 ，这 就使得对于 该类产品的评价要求更高 ，更规范。理想的止血材料应该具备以下几个特点 ：止 血 迅 速，最 好能在内止住大动脉出血；可体内降解吸收；使用简便 易操作；质量小且 易 保 存；无 潜 在 病 源 性；价 格 低 廉；不 增 加感染概率；不影响组织愈合 （最好促进组织愈合 ）等。 因 此，可吸收止血材 料的评价也主要 从 个 方 面 进 行：止 血 效 果、降解吸收性能、生物相容 性、抗 感染粗愈合。 本文将介绍可吸收止血材料的现状以及评价的方法技术 ，并 探讨其评价 过程中的关键问题。降解等性能得到了 广 泛 应 用，且 发 展 迅 速，出现了多种止血 材料。 公司止血材料发展状况调查 报 告 显示，截至年整个敷料市场总价值超过了 亿 美 金， 比年增加了近 ，而这其中可吸收止血敷料占到了 一半以上的比例，而 且 其 预 测：仅 仅亚太地区敷料市场的总 价值还会以每年的增长持续到年。目前可吸收止血材料主要有胶原类 （含微纤维蛋白胶）、 明胶、海藻酸盐、壳 聚 糖、氧 化 纤 维 素 （氧化再生纤维素 ）、氰 基丙烯酸类组织胶以及很有前景的短肽等 ，这些材料来源各 不相同，止血机理也各异。尽管 也有研究者认为可通过吸附 红细胞封堵或激活补体系统等实现止血，但 是通常是 类 止血机制：（）通过直接激活或参与凝血系统；（）通 过 大 量 吸水等物理及其他化学途径富集伤口部位 凝血成分间接激 活生理止血过程；（）通过强黏着物理封闭血管。 其中，胶 原类的止血机理是对血小板有吸附作用 ，可 以促进血小板聚 集并刺激血小板释放凝血因子实现凝血；明 胶由 于可以大量吸水富集浓缩血小板和凝血因子从而实现止血 ；海 藻酸 盐类除能大量 吸 水实现富集浓缩血小板和凝血因子来加 可吸收止血材料概述进入世纪，可吸收止血材 料因为其止血迅速、可 体内 国家自然科学基金（）；福建省自然科学基金（）；中央高校基本科研业务费（；）叶世富 ：男 ，年 生 ，硕 士生 ，研究方向为生物材料 ：王士斌 ：通 讯作者 ，教 授 ，博 士生导师 ，主 要从事组织工程 、生 物材料 、药物缓控释等领域研究 ： ：材料导报 ：综述篇年月（上）第卷第期速止血外，还能释放钙镁锌等离子促进凝血 ；氧 化 纤 维 素类则主要是分子中的羧基 与 结合成棕色块而达到封 堵血管效果；羟基丙烯酸类组织 胶主要依靠其良好的粘性对 血管进行封堵；一般认为壳聚糖不完全依靠生 理止血过程而是多种止血机理综合作用的结果 ：除 本身带正电而吸附负 电荷的血红细胞使 其 聚 集 外，也 可 以激活补体系统，对 血 小 板也有聚集作用等，其止血机理存在争议；而 短 肽 除 能 吸 附血小板外，还能激活内源性止血过程。正是因为止血材料类型和机理多样 ，而且国内没有一个 专业而权威的评价标准以及上市准入制度 ，造 成止血材料的 评价方法标准都不尽相同 ，其产 品质量的衡量只能参照医疗 器械的管理制度 和 评 价 方 法。 对 于 将止血药物与敷料进行 复合或者共载得到的含药敷料，由于其属药械 组合产品的 范畴，机制更为复杂，其评价方 法还需参照药品管理制度 ，此 处不作讨论。血小板的粘附、聚 集、收缩与释放等基本生理特性在止 血中有重要意义。 本课题组通过 采集家兔静脉血离心制得 富含血小板血浆（），加入一定大小材 料，于 水浴 ，测定血小板前后浓度变化 ，来检测材料对血小板吸附的 效果。马茂等通过扫描 电镜照片以及全自动血液分析仪分 析材料与正常人体血液接触后血 小 板 的 聚 集 、吸 附 情 况，以 此了解材料对血小板的作用 ；也 有研究者采用 （）分析材料对血小板的吸 附 情 况。等则是通过壳聚糖材料与血液接触后的扫描 电镜图 ，发 现 其对血红细胞具有极强的吸附作用 ，提 出壳聚糖止血机理可 能是其与血红细胞带相反电荷相互吸附聚 集形成凝血块封 堵血管；同时，他们采用家兔全 血与材料接触 ，检 测未被材料 吸附凝血的血细胞破碎后血红蛋白的相对 浓度来表征其对 血细胞的吸附能力。体外血栓凝血弹性描记法因可以记录血栓形成过程 ，甚 至记录血栓的稳定性强度等特点 ，成 为一种非常有效的评价 材料能否诱导血栓形成以及诱导能力的方法，也 越来越被 广泛采用。体外凝血时间是直接 测定材料与血液接触后凝 血时间的变化，测定方法主要有试管法及毛细管法，前 者主要是以晃动试管血液不能流动为时间记录终点 ，后 者以 毛细管折断后形成凝血丝为终点。 动态凝血曲线的斜率可 以显示材料与血液凝血能力 ，血浆复钙则可 用于评价材料中 血浆接触后是否会使得含有的内凝系统所 需要的凝血因子 发生变化。二者也是检测材料的血液相容性的一部分内 容。因为止血效果和材料的物理性能也有一定的关系，对 凝血性能相关的指 标 检 测，还 包 括例如材料的吸水率、孔 隙 率、粘附能力等 材 料 物理性能的测试。 总 体 而 言，体 外 凝 血 指标的检测虽然能在一程度上对止血材料 的止血效果进行 筛选，但是体内情况复杂，实际效果与体外情况仍有差异 。可吸收止血材料评价的研究现状随着可吸收止血材料的不断发展 ，其 评价指标以及评价 方法 也 愈 趋 完 善。 美 国 （ ）在年发布了可吸收止血材料 的上市指导草案，尽管未能囊括所有的可吸收止血材料 ，但 仍具有较大的指导 意义。对可吸收止血材料有效性的评价可以从止血效果 、降 解吸收性、生物相容性以及抗 菌促愈合等几个方面进行。 作 为关键指标的止血 效 果 评 价，主 要 可 以 分 为 体 外、体 内 止 血 评价两大部分；降解吸收性能则 是作为植入性医疗器械的基 本要求，也是其评价的基本指标之一；不影响伤口愈合以及 不增加感染概率也是对理想可吸收止血材料的基本要求， 因此抗感染促愈合评价极具现实意义。止血效果评价进展止血效果主要包括体外凝血检测和体内止血两方面。 体外凝血检测方法很多 ，如凝血 因子 抗体检测，凝 血酶原 时间（）、活 化 部 分 凝 血 酶 原 时 间 （）、凝 血 酶 时 间（）测定，以及 血 小 板 吸 附、聚 集 实 验，全血吸附实验等都 可以在一定程度上对材料凝血性能 进 行 说 明。 体 内 使 用 效果则主要从动物水平以及临床水平上进行评价。体内止血效果评价动物创伤止血模 型 在 止 血材料研究中发挥了独特的作 用，使得实验过程 展 现得更加直观可信，为 全 面、系 统、深 入 地认识和阐释止血本质 、止血材料研发及临 床治疗提供了宝 贵资料。目前所用到的模型动物主要有小鼠 、大 鼠、兔 子、狗 和猪；评价指标主要有止血时 间 、失 血量等；创面生成的方式 主要是切割伤，可以分为静脉 创伤、动 脉创伤、动 静脉混合创 伤，还有凝血障碍动 物 模 型，也有血管缝合后的创伤渗血 模型。具体创伤模 型主要有股动脉创伤、尾 静 脉 创 伤、皮 肤创伤模型，以及肝脏、脾脏创伤等，也有选 取在肾部进 行 的。等选用体重为的雌 性 杂交种猪，于腹股 沟 区，用 电 刀 分 离 覆 盖 肌 肉，暴 露 长 度的股动脉，以血管夹夹持，同 时结扎周围的动脉分支，制 备动脉创伤。等采 用了 月龄的雄性新西兰白兔 （体 重 ）。 则 选 择 体 重 为 的 雄 性 大鼠，建立大鼠肝脏、脾出血模 型，具 体操作方法是在肝右叶 制作 的 创 面；也 有 采 取 左 叶 部 分 切 除 的。等采用气 雾 剂 型 氰 基 丙 烯 酸烷基酯组织胶接喷 体外止血效果评价于年提出 并被广泛接受的血液凝固 “瀑 布 学 说 ”，主要分为内源性凝血以及外源性凝血两条途径 ，即 认为血液 凝固是一系列凝血因子相继酶解激活的过程 ，最 终生成凝血酶形成纤维蛋白凝块。、 以及 的测定则除了可 以显示材料凝血能力外 ，还可以 检测实验材料是否通过激活 凝血系统中的多种凝血因子起作用 ，从而探讨止血机理。以及高娟等将材料与血液接触 后，采 用 来 筛选内源性凝血系统是否敏感，采 用 来进行外源性凝血系统敏感性的筛选，采用 来测定共同凝血途径功能是否正 常，从而判 断材料在止血过程 中起作用的途径以及止血效 果；这几项指标已成为临床标准实验，可以直接采用自动凝 血仪进行。对血液 等组织因子抗体检测，则 是因 为 组 织因子在生物材料诱发的血栓形成过程中起着主导作用。可吸收止血材料现状及效果评价的研究进展叶世富等洒到猪大面积渗血伤口内 ，结果在数秒内完全止血 。动物选择及创伤模型的不同 ，也 会使得止血效果不尽相 同，这主要因为动物体积大小 、创 伤部位、大小都对止血效果 有很大的影响。这也使得材料在动 物实验止血效果的横向 对比相对困难，如 表 所 示，无 法 简单进行止血效果优劣比 较，也不能得知适用伤口类型 。刘宿等探讨了 明胶纤维网（，）在浅表创面、深部创面和实质脏器类不同出血创面的止 血 效 果，显 示 相 同 材料深部位创面效果差异显 著。鉴于此，最好 的 解 决 方法是对伤口进行分类，并 且 使 动 物选择流程以及创伤制造过程标准化 ，然 后对止血材料进行 分类，采用相适应的模型进行评价，从而指出材料适用范围 等。表市售可吸收止血材料的止血效果 可吸收止血材料商品名主要成分创伤模型止血时间文献猪，肾脏部分切除、肝脏手术止血；人前臂切割伤 动脉兔子肝部出血 犬、大鼠前列腺兔子耳部、肝脾部出血 兔子肝部创伤临床，如骨面渗血等及李宝强等 等 等等张妍等 等 史立新马铃薯淀粉能够迅速止血约壳聚糖缩氨酸 纤维蛋白胶壳聚糖胶原蛋白 海藻酸盐氧化再生纤维素 舒宁可 迅速止血 约 目前，还没 有一种方法可以完 全替代体内评价的方法，但是采用体外止血的方法进行筛选可以极大减 少 动 物 的 使 用。由于近年来，动 物 保 护主义思想的影响，尽 量 减 少 使 用 动物进行实验已经成 为 一 种 趋 势。 体外止血评价或者半 体内评价方法越来越成为广大科研工作者寻求的方向 ，以 求 既能达到快速准确地筛选并评价材料止血效果的目的 ，又 遵 循尽量少使用动物甚至不使用动物的原则。磊等在同一只耳的耳背中部分别切开 个切口，一 个切口内植入截面尺寸 、长 度 的 丝 素 支 架 材 料；也有直接埋入兔 子 肝 脏，一定时间后取出检测材料损 失。体内降解实验同 样 存 在 动物以及植入部位不同降解效 果不一样的问题。牛雯同时进行了小鼠颅内以及腹内降 解实验，一定时间后比色法测定脑匀浆液中 材料残留以及生 理盐水洗腹腔抽出液中材料含量 ，结 果显示肝部的降解效果 最好。但 是， 等对壳聚糖膜在体内外降解情 况进行了对比，结果显示：动物 体内环境更为复杂，壳 聚糖的 降解与体内特定酶相关 ，降解时间较之体外可能更长 。降解吸收性评价可吸收材料的降 解 吸 收 性 能是作为其区别于传统止血 材料的特征之一，完全吸收时间 也是产品安全风险的一个重要影响因素。因此， 要求生产者提供通过动物实验得到 的产品完全吸收 时 间。 通 常 认 为 氧 化纤维素的降解时间为 周不等，即可分解为单糖而被吸收；国 产的泰绫，其 成分为 天 然 植 物 提 取 的 再 生 纤 维 素 ， 天 即 可 迅 速 吸收；但 是 等报道在经过心脏手术后 多 年，还 能 见到氧化纤维素的 组 织 学 证 据；而 氰 基 丙 烯 酸 酯 （医 用 生 物吻合胶）人体内降解时间一般为 周；微 纤维胶原如 艾薇停降解时间为周以内；壳聚糖降解时 长则是 周到 半年不等，。对材料生物降解 吸 收 性 能 的评价主要也是从两个方面 进行：体外降解实验以及动物水平的体内降解实验 。体外降解实验过 程 中，模 拟 液 的 选 择、降解条件的控制 显得十分重要；常见降解液主要 有生理盐水以及模拟组织液等。马茂采 用 （）配 制 的 型 胶原酶溶液以及（质量分数）的胃蛋白酶溶液 来考察胶 原壳聚糖复 合海绵的体外降解率。 第四军医大学的牛雯 等则选择了脑组织匀浆液以及脑组织 、肝、肾、肺 部组织混 合匀浆液来进行降解实验。体内降解实验 动 物 有 小 鼠、大 鼠、兔、狗 等，埋 入 部 位 各 异。田文华将止血纺 织材料分别埋植于兔脊柱两侧肌肉 内，在埋植后 天、 天、 天进行组织病理学研究。 而 杨生物相容性评价生物相容性是指 生 命 体 组织对非活性材料产生反应的 一种本能，一般是指材料与宿主之 间 的 相 容 性，包 括 组 织 相 容性和血液相容性，可以说生物材料的生物相 容性是始终 贯穿于整个研究中 的 主 题。 体内降解完全吸收也能从侧 面说明材料的生物相容性。 从 世纪 年代后期至今，生 物材料的生物学评价标准化研究已经形成 从细胞水平到整 体动物比较完整的评价体系。在细胞水平，通 过定性或者 定量分析材料与细胞直接或间接接触后细胞生长 、代 谢和增 殖情况，已成为验证可吸收止血 材料相容性的基本实验 ，其也是一种快速有效的初级毒性筛选程序 。等甚至 认为体外实验较之于体内实验在区别材料 的毒性以及对细 胞影响方面更有优势。随着生物相容性评价体系的日趋完善 ，生物材料相容性 评价也出现了采用分子生物学的方法检测手段 ，例 如 等采用酶联免疫吸附定量分析 巨噬细胞 的 分泌来显示其生物相容 性。 但 是 生 物 材 料体内毒性和降解实验在 目前的技术手段下还没有办法被完全替代 ，所以从动物整体 水平来评价可吸收止血材料的生物相容性也显得必不可少。 体内评价除 考察体内降解速 率 以 外 ，主要是从全身急性毒 材料导报 ：综述篇年月（上）第卷第期性、慢性毒性等方面来进行评价，这 一部分国内外均有相关 标准参考；此外，也有进行皮肤的致敏实验 、局 部刺激实验 来检验生物材料或者医疗器械有无潜在过敏原。 致 敏 实 验常用的有最大剂量法和接触斑贴法，采用的 动物通常为 豚鼠。，（）： ，： ，（）：， ，（）： ： ：何淑漫，等抗凝血生物材料化学进展，（）： 钒李，丰田，刘长军，等 急救止血材料的研究进展 材 料导报 ：综 述篇 ，（）： ，（）： ， ：， ，（）： ，： “” ，（）：抗感染及促进组织愈合的评价不增加伤口感染 率 以 及 不 影响伤口愈合是理想可吸收 止血材料的基本要 求，也 就 是 在 制 备可吸收止血材料时，除 了满足良好的止 血 效 果、降 解 吸 收 性能及生物相容性之外， 如果材料能够具有抗感染和促进组织愈合的功能 ，将 会更有 利于创伤修复，因此进行抗感染 和促组织愈合能力的考察也 具有较大价值。抗感染实验目前主要是体外进行的抑菌实验 ，采 用的菌 株多是大肠 杆菌和金黄葡萄球菌，评价方法也有很多。等即是采用抑菌 圈的 方 法，结 果 直 观，能 很 好 地 显 示抑菌效果。体内的抗感染效果只能 是植入后统计对比感染 情况。等发现，使用 氰基 丙烯酸酯类组织胶粘 合剂粘合可显著降低深部感染和浅表感染的发生率 ，并 提出使用氰基丙烯酸酯粘合可以降低心脏手术患者的术后感染。 促进伤口愈合考 察 则 主 要 是采用动物整体水平的评价 方法。如 等采用在小鼠背部创伤，饲养周，比较特 定时间段材料组、对照组、空白 对照组伤口大小变化，结 果显 示材料组伤 口愈合明显加快。 当 然，体外评价方法也有很 多，与细胞共培养过程中细胞增殖以 及 迁 移 情 况 ，尤 其 是 促 进上皮细胞生长都可以说明材料的促愈合作用。等 则是设计了一个可以记录细胞迁移的巧妙装置 ，在 其实验中采用软件记录与材料共培养后细胞的迁徙从而 验 证 材 料 促 进伤口愈合能力大 小，也 能 得 到 很 好 效 果，可以部分替代动 物实验。， ， ， ，（）： ， ，（）： ， ，： （） ，（）： ， ， ， ：，（）： ， ，（）： ： ， ， ， ，（）： ， ， ， ，（）： 高娟 壳聚糖止血活性及 其作用机理的初步研究 无 锡： 江南大学 ， 王传华 组 织因 子 途 径抑制因子与生物材料血液相容性关 系的研究北 京 ：中国协和医科大学 ， 马茂 壳 聚糖 类 人胶原 蛋 白 海 绵 的生物相容性及止血效果 研究西 安 ：西 北大学 ， ， ，（）： ， ，（）：结语可吸收止血材料 作 为 与 大 众生命健康息息相关的医疗 产品，建立一套完善的评价标 准十分必要。 只有完善的评价 体系的建立才能更有利于研发出更多更安全的 可 吸 收 止 血 材料。尽管目前还存在 体 外 评 价 方法不能有效反映体内情况 的问题，以及因为材料成分及类型复 杂、止血机理各异以及 评价动物模型差异而造成标准评价体系有效建立的困难 ，但 是随着对材料凝血机理研究的深入 、对 创伤模型分类的细化 以及评价方 法 的 更 新，其 评 价 的客观准确性也越来越被接 受；而且随着对止血材料研究的深入，以前存在的多专注于 材料止血效果，对生物安全相关内 容评价不重视的情况，也 正在改善。随着越来越多的科研工 作者以及一线医师对止 血材料的研究，相 信 在 不 久 的 将 来，一 套 客 观、安 全、有 效 的 评价方法标准会很快地建立起来。参考文献 ， 可吸收止血材料现状及效果评价的研究进展叶世富等 陈奇 中药药理研究方法学第版 北 京 ：人 民卫生出版社 ，： 王静 多 孔生物材料第 版北 京 ：机械工业出版社 ，： 张镁 水溶性纺织材料物理性能对止血和吸收的影响印 染 ，（）： ， ：，（）： 朱雅亭 电