■本报记者 黄辛 见习记者 卜叶

人体一次失血量超过20%或1000毫升以上就会出现休克，体失血达1/3以上，应立刻输血，否则将有生命危险。对于止血材料的探索一直是医学研究热点。

化学与医学交叉相会，往往会产生奇妙的效果。2017年，浙江大学基础医学院博士后洪逸找到华东理工大学化学与分子工程学院教授朱麟勇，寻求学术合作。恰巧，朱麟勇研究了近十年的光交联水凝胶生物材料，此时也正在寻求医学应用的良机。双方一拍即合，由此携手展开了一段止血修复材料的探索之旅。

近日，相关研究取得实质性进展，研究人员成功研发出一种能够在数秒内完全止住大动脉损伤和心脏穿透伤大出血的止血胶水——仿生水凝胶材料。相关研究结果在线发表于《自然—通讯》。

牙齿修补新材料的启示

合作机遇来得偶然，但止血胶水的发现并非偶然。2003年至2007年，在国外从事博士后研究期间，朱麟勇就产生了光化学能否与医学材料相结合的想法。

当时，朱麟勇注意到光交联生物材料在牙齿修补方面的应用。传统修补牙齿的方式需要将银汞齐混合后，黏附在牙床上。银汞齐反应的时间非常难控制，医生需要在十分短的时间内完成操作，并且该类牙齿的黏合强度一般，甚至有人调侃“吃块年糕都有可能把补的牙黏掉”。自从应用光交联生物材料后，大大减少了医生临床操作的难度，并且牙齿的黏合强度更好，该材料逐渐取代了银汞齐材料。

“光化学材料有两大特征，一是可控，光化学材料对光敏感，通过控制光的剂量、波长，可以实现材料在时间、空间范围内的可控；二是可视，这类材料一般伴随荧光或发光特性，在仪器下能够直观看到。这两大特性赋予光化学材料在生物医学应用方面的价值。”朱麟勇告诉《中国科学报》。

如何实现光化学材料的医疗应用呢？2007年，朱麟勇一到华东理工大学就组建了课题组，聚焦于“光化学方法构建生物医用材料”的研究。“光交联生物材料能够修补牙齿，为什么不能修复皮肤创面等软组织呢？”朱麟勇找到了应用的突破口。

此时，国际生物材料学界也已形成共识，具有最类似生物软组织的仿生水凝胶材料是软组织修复的利器。这也坚定了朱麟勇研究光交联水凝胶生物材料的信心。

攻克一连串科学问题

然而，传统自由基介导的光交联生物材料固化的方式具有局限性，无法规避自由基带来生物毒性、氧阻聚，薄层成胶困难等与生俱来的缺陷；形成的水凝胶或“软而弱”或“硬而脆”，缺乏韧性，无法与潮湿、动态的组织表面黏附在一起。这种现状导致光交联水凝胶生物材料研究热度高、论文多，但实际临床转化和应用却寥寥无几。

朱麟勇介绍，研究之初进展并非十分顺利，首先是光源的获得十分不便，高压汞灯笨重，激光又昂贵，均难以普及应用。直到近些年，蓝紫色发光二极管技术迎来突破，也照亮了朱麟勇的科研之路。2014年，朱麟勇课题组另辟蹊径，在国际上率先提出了“光偶联反应”非自由基交联机制，采用光照射的方式，实现了水凝胶材料构建的低毒化、可控化。

光源波长的选择也有讲究。朱麟勇介绍，并非所有波长的光都适合光交联生物材料。短波长紫外光具有毒性，不能选择使用；另外，为了保持该类材料的稳定性，需要避免材料在可见光下发生反应。所以，研究团队选择了长波长紫外光或紫光照射该材料。

探索临床应用

基于先前的技术积累，研究团队展开“医用光敏生物胶”产品的临床转化，提出发展能够与组织表面氨基共价键合的“光偶联反应”，建立了具有组织黏附与整合特性的光原位凝胶技术，实现了对光交联水凝胶生物材料机械强度、组织黏合、固化速度实质上的提升。“这解决了光交联水凝胶生物材料‘柔弱’‘光滑’，无法与潮湿、动态的组织表面黏附等问题。” 朱麟勇说。

就在此时，洪逸通过一次流变性测试找到朱麟勇，并对他所发展的光交联原位凝胶技术表示出浓厚的兴趣，这让正在寻求与临床应用结合点的朱麟勇喜出望外。

经过验证，该材料实现了大动物心脏穿透伤导致大流量出血与动脉损伤的瞬时封闭，且易在伤口愈合后降解吸收，材料降解后无明显毒性。传统的缝合技术耗时长且对医生的要求高，纤维蛋白原、氰基丙烯酸酯等医用胶，面临在潮湿组织表面无黏附以及生物毒性等应用瓶颈，光交联水凝胶生物材料的应用则有望解决这些问题。

“人命关天，安全永远是第一位的，创新材料临床转化不能降低要求。”朱麟勇说。为此，研究团队先后完成了材料的试生产、储存稳定性、动物模型的有效性以及第三方安全性认证等。

朱麟勇介绍，未来该材料将可能广泛应用于组织创面的封闭、止血与修复，但也需注意到该光敏水凝胶并非“万能胶”，有些疾病或治疗场景，不能完全离开缝合技术。

相关论文信息：

DOI:10.1038/s41467-019-10004-7