HARRICK等离子清洗机赋能止血新材料，登上Nature子刊的气凝胶

实验目的

1. 开发新型止血材料：制备一种双组分纳米和微纤维气凝胶（NMA），结合聚乳酸（PLA）纳米纤维和聚己内酯（PCL）微纤维，通过优化其机械性能和孔隙结构，实现对深部交界性出血的高效控制。

2. 性能验证：通过体外和体内实验，验证NMA的快速形状恢复能力、高血液吸收率、凝血效率及机械稳定性，并与市售产品（XStat®和QuikClot® Combat Gauze）进行对比。

3. 动物模型验证：在猪的致死性及交界性出血模型中评估NMA的即时止血效果、生存率及无再出血特性。

实验步骤

1. 气凝胶制备

• 纳米纤维（PLA）制备：

  • 静电纺丝：将PLA溶解于二氯甲烷（DCM）和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）混合溶液中，加入Pluronic F-127增强亲水性，通过静电纺丝（电压15–18 kV，流速0.6–0.9 mL/h）生成纳米纤维膜。

  • 等离子处理与冷冻切割：纳米纤维膜经空气等离子清洗机Harrick PDC-001-HP处理后，使用冷冻切片机切割成短纤维（长度60       μm、30 μm、20 μm）。

• 微纤维（PCL）制备：

  • 湿法纺丝：将PCL溶液通过3D打印多针头挤出至乙醇凝固浴中，形成微纤维束。

  • 切割与分散：微纤维经液氮冷冻切割后分散于水中。

• 气凝胶组装：

  • 将PLA纳米纤维和PCL微纤维按50:50重量比混合，加入1%明胶颗粒，均质化后注入圆柱形模具，冷冻干燥（-80°C，12小时）。

  • 交联处理：使用2.5%戊二醛蒸汽交联6–18小时以增强稳定性。

2. 物理表征

• 形貌分析：

  • SEM（FEI Quanta 200）：观察气凝胶表面和截面的纤维交织结构与孔隙分布。

  • Micro-CT（Bruker SkyScan 1276）：三维重建气凝胶孔隙结构，分析开放孔与闭合孔比例。

• 机械性能测试：

  • 压缩测试（Instron 5640万能试验机）：评估气凝胶在不同应变（20%–90%）下的压缩力、弹性模量及循环压缩耐久性。

  • 流体动力学模拟（ANSYS 2024）：分析NMA和XStat®的血液流动分布及壁面剪切应力。

3. 体外止血性能评估

• 血液吸收测试：测量气凝胶在接触血液后的吸收速率和容量，并与XStat®对比。

• 凝血实验：

  • 凝血指数（BCI）：通过分光光度计（Multiscan™ FC）测定凝血效率。

  • 血小板和红细胞黏附：SEM观察血细胞在气凝胶表面的聚集与活化状态。

• 凝血途径分析：测定凝血酶原时间（PT）和活化部分凝血活酶时间（aPTT）。

4. 体内动物实验

• 猪模型建立：

  • 手术步骤：对约克夏猪（体重41 kg，n=5）行脾切除术、膀胱造瘘术，并横断右股动静脉模拟致死性出血。

  • 分组处理：对照组（无治疗）、XStat®组、QuikClot®组、NMA组。

• 止血效果评估：

  • 生存率与出血量：记录180分钟内生存率及术后出血量。

  • 血流动力学监测：监测平均动脉压（MAP）、心率、血气分析等指标。

关键结论

NMA在猪模型中实现了100%生存率、即时止血（5秒内形状恢复）及无再出血，其机械性能（韧性2061 KJ/m³）和血液吸收速率显著优于市售产品，为战场和紧急医疗中的深部出血控制提供了创新解决方案。

论文引用doi.org/10.1038/s41467-025-57836-0

Harrick等离子清洗机

Harrick等离子清洗机是台式等离子处理设备领域，专为实验室和研发用途而设计，被5000多篇技术文章和近200项ZL引用，广泛应用于表面工程应用，包括表面清洁、表面化学改性、PDMS键合、粘合前的表面准备，以及通过活化、接枝和表面涂层对聚合物和生物材料进行表面处理。我们一共有3款型号可供选择，标配为派瑞克斯玻璃舱，可选配高纯度石英舱，射频频率是13.56MHz。

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