止血材料開發(fā)及其表面功能蛋白研究.pdf

1、不可控制的大出血是戰(zhàn)爭、車禍及其他意外事故死亡的主要原因。開發(fā)短時間內(nèi)止血的緊急救生止血材料，能夠有效降低出血導(dǎo)致的死亡。然而大量商業(yè)化止血材料都難以滿足材料生物相容性好、止血效果快、方便使用等要求。自2002年沸石止血產(chǎn)品Quikclot面世以來，已經(jīng)在戰(zhàn)場上救活了成百上千人，然而Quikclot存在嚴(yán)重的放熱效應(yīng)，降低其放熱量會導(dǎo)致止血效果也降低，這大大限制了Quikclot止血材料的應(yīng)用。因此研究開發(fā)止血效果好、副作用低的止血材料

2、是一個迫切需要解決的問題。雖然沸石止血材料有著十幾年的應(yīng)用歷史，但是其機理仍然不明。近年來納米材料-生物體系的相互作用研究表明，當(dāng)材料進入生物體系時其表面會被生物分子（蛋白質(zhì)等）覆蓋形成“蛋白質(zhì)環(huán)”(ProteinCronoa)，然而“蛋白質(zhì)環(huán)”中功能蛋白與材料生物學(xué)效應(yīng)之間的聯(lián)系仍然沒有闡明，因此研究沸石表面功能蛋白與凝血活性間的關(guān)系不僅有利于揭示沸石止血材料的凝血機理，還有利于闡明蛋白質(zhì)環(huán)與材料生物活性之間的關(guān)系。
　　本論文

3、主要圍繞緊急救生止血材料的開發(fā)、材料止血機理及其表面功能蛋白的活性研究等展開。
　　論文第二章主要圍繞止血效果好、放熱效應(yīng)低的止血材料的開發(fā)展開。我們研究了離子交換、基團修飾等對浙江縉云天然沸石體外凝血效果的影響，并考察了天然沸石在家兔致命性股動脈出血實驗中的止血效果及傷口愈合情況、細(xì)胞毒性、全身毒性和放熱效應(yīng)等。結(jié)果表明，天然沸石能夠大大降低股動脈出血時間，提高動物存活率，降低負(fù)效應(yīng)，并且有利于傷口愈合。同時天然沸石具有良好的生

4、物相容性、無細(xì)胞毒性、無全身毒性和過敏性等;因而天然沸石作為外用止血材料具有廣闊的商業(yè)化應(yīng)用前景。另一方面，天然礦物止血材料在我國有著上千年的藥用歷史，因而我們也考察了天然礦物（蒙脫土、膨潤土、鵝管石、花蕊石等）的體外凝血時間和放熱效應(yīng)。與Quikclot相比，這些天然礦物都具有相近的體外凝血效果和較低的放熱效應(yīng)。結(jié)果表明天然礦物作為緊急救生止血材料具有潛在的市場應(yīng)用前景。
　　論文第三章我們研究了Ca-沸石/血漿復(fù)合材料的止血效

5、果及沸石表面功能蛋白。研究發(fā)現(xiàn)Ca-沸石進入血液時其表面會被血漿蛋白包裹形成一層具有超高促凝血活性和凝血酶活力的“蛋白質(zhì)環(huán)”，而其他材料及其他離子交換沸石表面蛋白質(zhì)環(huán)促凝血活性很低。免疫分析和生物質(zhì)譜分析表明，Ca-沸石/蛋白質(zhì)環(huán)中的功能蛋白為凝血酶，凝血酶的活力決定了材料的促凝血活性。當(dāng)通過EDTA移除沸石中的鈣離子，Ca-沸石/蛋白質(zhì)環(huán)中的凝血酶逐漸被抗凝血酶抑制失去活性。穩(wěn)定性分析表明，Ca-沸石/蛋白質(zhì)環(huán)中的凝血酶能夠在室溫下穩(wěn)

6、定保存30個月。通過血友病小鼠（FactorⅧ缺乏）止血實驗發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)環(huán)包裹的沸石可以有效地用于血友病出血的止血，Ca-沸石/血漿復(fù)合材料能夠使小鼠在4.5min內(nèi)止血，而商業(yè)化止血產(chǎn)品Quikclot在1h仍不能止血。本章中我們首次從蛋白質(zhì)水平揭示了沸石止血材料的促凝機理以及蛋白質(zhì)環(huán)中凝血酶與沸石促凝血活性之間的關(guān)系，并且發(fā)現(xiàn)無機材料（沸石）可以調(diào)控其表面蛋白的相互作用。
　　中藥是我國瑰寶，中藥的許多礦物藥都具有止血效果，然而

7、關(guān)于其機理與影響因素仍然不明。因此在本論文第四章我們研究了具有近千年藥用歷史的花蕊石的止血效果影響因素及止血機理。研究發(fā)現(xiàn)，花蕊石的產(chǎn)地與炮制方法對花蕊石止血效果有重要影響，花蕊石中的碳酸鈣在炮制過程中生成的乙酸鈣是其炮制后能夠快速止血的主要原因;并且在一定范圍內(nèi)，隨著炮制過程中乙酸鈣生成的增加，碳酸鈣表面吸附凝血酶的含量和活性也增加。該研究從分子水平揭示了花蕊石的止血機理，有利于中藥的應(yīng)用推廣。
　　論文第五章我們研究了二氧化硅

8、表面基團對表面蛋白質(zhì)環(huán)中原位產(chǎn)生凝血酶的吸附及其與抗凝血酶相互作用的調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)負(fù)電基團修飾(-OH，-SH，-COOH)的SBA-15可以促進凝血，正電基團(-NH2)修飾的SBA-15抑制凝血，并且基團修飾對材料表面蛋白質(zhì)環(huán)形成及蛋白質(zhì)環(huán)中凝血酶活性有重要影響;-OH和-SH基團修飾的SBA-15與BSA作用較弱，能夠吸附較多的凝血酶，因此蛋白質(zhì)環(huán)形成后具有較高的凝血酶活性。-COOH修飾的SBA-15與BSA作用力較強，材料表面

9、與凝血酶作用力較弱，凝血酶被抗凝血酶結(jié)合，因此蛋白質(zhì)環(huán)凝血酶活力低。該研究首次揭示了表面基團對蛋白質(zhì)環(huán)中功能蛋白吸附及活性的影響。
　　論文第六章我們研究了二氧化鈦晶相對表面蛋白質(zhì)環(huán)形成及表面凝血酶活性的影響。研究發(fā)現(xiàn)銳鈦礦型二氧化鈦對血漿蛋白吸附弱，表面蛋白質(zhì)環(huán)中蛋白質(zhì)少，而金紅石相二氧化鈦與血漿蛋白作用力強，吸附大量血漿蛋白。進一步研究發(fā)現(xiàn)銳鈦礦表面吸附凝血酶活性保持不變，金紅石表面吸附凝血酶的活性則大量喪失。該研究首次揭示了