抓一把土

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

如今，現(xiàn)代科學(xué)已經(jīng)證明，能止血“土”中的黏土主要成分是硅酸鹽黏土礦物。主要有硅氧四面體和鋁氧八面體形成結(jié)構(gòu)單元層為1：1型的高嶺石、埃洛石和蛇紋石等；結(jié)構(gòu)單元層為2：1型的蒙脫石、凹凸棒石、海泡石、葉蠟石、伊利石和蛭石等。這些黏土礦物可形成具有不同結(jié)構(gòu)（層狀、層鏈狀）、形貌（球狀、棒狀、纖維狀、管狀、片狀）和維度（零維、一維、二維）的礦物晶體。

獨(dú)特的納米晶體結(jié)構(gòu)、永久結(jié)構(gòu)電荷、可控層間域和特殊孔道結(jié)構(gòu)等，通過(guò)不同工藝處理、結(jié)構(gòu)與表面功能調(diào)控，已在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

黏土礦物在止血方面已經(jīng)有很多應(yīng)用，但都還各有不足。

近年來(lái)，天然硅酸鹽黏土礦物在止血方面的研究已取得長(zhǎng)足進(jìn)展。高嶺石可通過(guò)負(fù)電荷激活凝血因子，同時(shí)直接促進(jìn)纖維蛋白形成加速血液凝固。因此，浸漬了高嶺土（主要礦物為高嶺石）的無(wú)紡紗布（Quick－ClotCombat　Gauze?）早期已成為首選止血敷料。但存在止血速率較慢、需多次使用、對(duì)凝血障礙患者效果較差等不足。

相比之下，蒙脫石遇水易膨脹，能與血液中有效成分交聯(lián)，形成可塑性和黏附性強(qiáng)的糊狀屏障，同時(shí)通過(guò)表面負(fù)電荷激活凝血級(jí)聯(lián)反應(yīng)，加速止血。但蒙脫石顆粒止血?jiǎng)?，可引起局部炎癥反應(yīng)和血管內(nèi)層損傷，并伴有過(guò)度凝血導(dǎo)致遠(yuǎn)端器官血栓形成風(fēng)險(xiǎn)，因而近年來(lái)主要用于構(gòu)筑復(fù)合止血材料。

此外，管狀埃洛石和纖維狀海泡石在止血方面的研究也取得重要進(jìn)展，但黏土礦物的自身止血性能與機(jī)理還有待深入研究。

吸附性能良好的凹凸棒石，能用于止血嗎？

凹凸棒石（又名坡縷石）是一種具有規(guī)整孔道（0.37nm×0.64nm）和一維棒晶形貌（長(zhǎng)約1－5μm，直徑約20－70nm）的含水富鎂鋁硅酸鹽礦物。由于獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的理化性能，在吸附、膠體、載體和補(bǔ)強(qiáng)等方面得到廣泛應(yīng)用，但在止血方面的研究仍是空白。

凹凸棒石形貌和納米孔道結(jié)構(gòu)

（圖片來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所）

中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所礦物功能材料團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于凹凸棒石的功能應(yīng)用研究，拓展了凹凸棒石諸多新型應(yīng)用領(lǐng)域。既然它有很強(qiáng)的吸附作用，我們自然想到，凹凸棒石能否用于止血？

凹凸棒石在地質(zhì)形成過(guò)程中可形成不同結(jié)構(gòu)。二八面體凹凸棒石有很好的吸水性能，采用凹凸棒石顆粒能否快速吸收血液中的水分并凝結(jié)成塊？基于對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的深刻認(rèn)識(shí)，團(tuán)隊(duì)開啟了相關(guān)研究工作。

研究證明，凹凸棒石有一定的止血性能，但與臨床應(yīng)用的止血材料相比，止血效率還有待改善。為了進(jìn)一步提升吸水速率，團(tuán)隊(duì)采用草酸梯度溶蝕凹凸棒石來(lái)增加比表面積、孔體積和表面活性基團(tuán)。研究發(fā)現(xiàn)，草酸溶蝕1h的凹凸棒石具有最佳的促凝血作用。

為進(jìn)一步探究止血機(jī)制，研究人員分析了草酸梯度溶蝕凹凸棒石中金屬離子變化、表面電荷和親疏水性等理化性能。

研究表明，隨著草酸溶蝕時(shí)間的延長(zhǎng)，凹凸棒石骨架中可釋放的Fe^3＋和Mg^2＋離子顯著減少，表面電荷更負(fù)，接觸角顯著下降后略有增加。溶蝕1h時(shí)較好地保留了止血過(guò)程所需的3價(jià)鐵離子和2價(jià)鎂離子，有利于加速凝血反應(yīng)。

通過(guò)關(guān)聯(lián)凹凸棒石的納米孔道結(jié)構(gòu)變化，其止血機(jī)理主要?dú)w因于納米孔道為血細(xì)胞黏附和血凝塊的形成提供了支撐、優(yōu)良的吸水性、負(fù)電荷激活了內(nèi)源性凝血途徑以及金屬離子輔助的凝血過(guò)程。

酸蝕凹凸棒石的理化性能及其止血機(jī)制

（圖片來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所）

再進(jìn)一步！混維凹凸棒石黏土能用于止血嗎？

迄今的研究已經(jīng)表明，各種黏土礦物都有不同程度的止血性能，但隨著優(yōu)質(zhì)高純黏土礦物資源的快速消耗，混維黏土礦物的高值利用已受到高度關(guān)注。

與火山噴發(fā)沉積成因形成的高純凹凸棒石不同，內(nèi)陸咸水湖相沉積成因的凹凸棒石礦主要組成是一維凹凸棒石，同時(shí)伴生有二維伊利石、綠泥石、高嶺石和伊蒙混層礦物等。為了實(shí)現(xiàn)全礦物利用，團(tuán)隊(duì)從應(yīng)用礦物學(xué)和礦物材料學(xué)角度將其定義為混維凹凸棒石黏土（Mix－dimensional　attapulgite　clay，MDAPT），僅甘肅臨澤探明資源儲(chǔ)量達(dá)13.5億噸。

混維凹凸棒石黏土集合了不同程度止血性能的黏土礦物，那么，它的止血效果能否有疊加效應(yīng)呢？

基于各種黏土礦物屬性的差異，團(tuán)隊(duì)選擇混維凹凸棒石黏土、蒙脫石、高嶺石、埃洛石和沸石開展了止血性能的對(duì)比研究。選擇全血?jiǎng)討B(tài)血紅蛋白吸光度、凝血指數(shù)、血漿動(dòng)力學(xué)、紅細(xì)胞和血小板黏附和激活以及小鼠斷尾止血模型等指標(biāo)系統(tǒng)研究材料的止血性能和止血機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，混維凹凸棒石黏土確實(shí)具有最佳止血性能。

為進(jìn)一步提升止血效果，同樣采用草酸梯度溶蝕混維凹凸棒石黏土，關(guān)聯(lián)了黏土礦物結(jié)構(gòu)變化與止血性能的構(gòu)效關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)以市售產(chǎn)品作為對(duì)照，以小鼠斷尾動(dòng)物模型對(duì)酸蝕混維凹凸棒石黏土止血性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

研究發(fā)現(xiàn)，草酸處理1h的混維凹凸棒石黏土（S－1）具有最佳的凝血效果。

小鼠斷尾模型出血和止血實(shí)驗(yàn)照片

（圖片來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所）

由于紅細(xì)胞在止血過(guò)程中發(fā)揮重要作用，生物材料對(duì)紅細(xì)胞的黏附能力被作為研究其止血機(jī)制的主要參數(shù)。血小板是血栓形成過(guò)程中的關(guān)鍵成分，當(dāng)血小板被活化時(shí)，顆粒膜蛋白與血小板膜蛋白相互融合，顆粒膜蛋白翻轉(zhuǎn)到血小板膜表面。

因此，通過(guò)研究紅細(xì)胞在混維凹凸棒石黏土表面黏附和血小板激活情況，結(jié)合黏附紅細(xì)胞數(shù)量、形態(tài)和血小板活化率，進(jìn)一步證實(shí)了S－1具有最佳的止血性能。

混維凹凸棒石黏土與紅細(xì)胞界面相互作用的SEM圖像及其血小板活化率

（圖片來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所）

那有人會(huì)問(wèn)：既然混維凹凸棒石黏土具有這么好的止血性能，直接使用安全嗎？

這也是生物材料從實(shí)驗(yàn)室走向臨床應(yīng)用面臨的重要問(wèn)題。

初步研究表明，S－1具有較好的生物相容性，但后期從小型動(dòng)物到大型動(dòng)物的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)是必不可少的。

混維凹凸棒石黏土生物相容性評(píng)價(jià)

（圖片來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所）

總之，采用草酸梯度溶蝕混維凹凸棒石黏土，通過(guò)體內(nèi)外止血性能評(píng)價(jià)，證實(shí)草酸處理1h后具有最佳止血效果和良好的生物相容性，開辟了混維凹凸棒石黏土應(yīng)用新途徑。

但關(guān)于確定混維凹凸棒石黏土礦物中哪種黏土礦物的貢獻(xiàn)最大以及全面的動(dòng)物驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)等還有待深入開展相關(guān)研究工作。團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)前行，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)不同傷口出血，通過(guò)組裝策略，爭(zhēng)取設(shè)計(jì)出不同劑型多功能傷口愈合材料，滿足止血材料的個(gè)性化需求。