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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.》

更新時間:2025-07-11點擊次數(shù):25
布魯克納米 CT 賦能!仿生氣凝膠止血研究成果榮登《Nano Lett.》


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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.》

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引 言

布魯克納米 CT 賦能!仿生氣凝膠止血研究成果榮登《Nano Lett.》

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

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論文摘要

布魯克納米 CT 賦能!仿生氣凝膠止血研究成果榮登《Nano Lett.》


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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常常難以應(yīng)對,因此,研發(fā)能夠縮短止血時間、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)致止血時間延長和失血量增加。

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核心成果:仿生設(shè)計與先進(jìn)技術(shù)融合

該研究團(tuán)隊受根毛結(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%。

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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.》

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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,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


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性能優(yōu)勢:止血效果與生物相容性

實驗數(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%),同時血液吸附量較低(1210±17%),能夠快速激活凝血級聯(lián)反應(yīng),實現(xiàn)高效止血。


在大鼠尾部截斷、肝臟損傷和腎臟切除等體內(nèi)模型實驗中,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。


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免責(zé)聲明

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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驗室階段,其臨床應(yīng)用需經(jīng)過進(jìn)一步的驗證。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。




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