抓一把土

（圖片來源：veer圖庫）

如今，現(xiàn)代科學已經(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，通過不同工藝處理、結(jié)構(gòu)與表面功能調(diào)控，已在多個領(lǐng)域得到廣泛應用。

黏土礦物在止血方面已經(jīng)有很多應用，但都還各有不足。

近年來，天然硅酸鹽黏土礦物在止血方面的研究已取得長足進展。高嶺石可通過負電荷激活凝血因子，同時直接促進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的糊狀屏障，同時通過表面負電荷激活凝血級聯(lián)反應，加速止血。但蒙脫石顆粒止血劑，可引起局部炎癥反應和血管內(nèi)層損傷，并伴有過度凝血導致遠端器官血栓形成風險，因而近年來主要用于構(gòu)筑復合止血材料。

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展，但黏土礦物的自身止血性能與機理還有待深入研究。

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（長約1－5μm，直徑約20－70nm）的含水富鎂鋁硅酸鹽礦物。由于獨特的晶體結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的理化性能，在吸附、膠體、載體和補強等方面得到廣泛應用，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)

（圖片來源：中國科學院蘭州化學物理研究所）

中國科學院蘭州化學物理研究所礦物功能材料團隊長期致力于凹凸棒石的功能應用研究，拓展了凹凸棒石諸多新型應用領(lǐng)域。既然它有很強的吸附作用，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？基于對微觀結(jié)構(gòu)的深刻認識，團隊開啟了相關(guān)研究工作。

研究證明，凹凸棒石有一定的止血性能，但與臨床應用的止血材料相比，止血效率還有待改善。為了進一步提升吸水速率，團隊采用草酸梯度溶蝕凹凸棒石來增加比表面積、孔體積和表面活性基團。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。

為進一步探究止血機制，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，隨著草酸溶蝕時間的延長，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，接觸角顯著下降后略有增加。溶蝕1h時較好地保留了止血過程所需的3價鐵離子和2價鎂離子，有利于加速凝血反應。

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

酸蝕凹凸棒石的理化性能及其止血機制

（圖片來源：中國科學院蘭州化學物理研究所）

再進一步！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。為了實現(xiàn)全礦物利用，團隊從應用礦物學和礦物材料學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量達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呢？

基于各種黏土礦物屬性的差異，團隊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比研究。選擇全血動態(tài)血紅蛋白吸光度、凝血指數(shù)、血漿動力學、紅細胞和血小板黏附和激活以及小鼠斷尾止血模型等指標系統(tǒng)研究材料的止血性能和止血機理。研究發(fā)現(xiàn)，混維凹凸棒石黏土確實具有最佳止血性能。

為進一步提升止血效果，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。在此基礎上，團隊以市售產(chǎn)品作為對照，以小鼠斷尾動物模型對酸蝕混維凹凸棒石黏土止血性能進行評價。

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驗照片

（圖片來源：中國科學院蘭州化學物理研究所）

由于紅細胞在止血過程中發(fā)揮重要作用，生物材料對紅細胞的黏附能力被作為研究其止血機制的主要參數(shù)。血小板是血栓形成過程中的關(guān)鍵成分，當血小板被活化時，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，通過研究紅細胞在混維凹凸棒石黏土表面黏附和血小板激活情況，結(jié)合黏附紅細胞數(shù)量、形態(tài)和血小板活化率，進一步證實了S－1具有最佳的止血性能。

混維凹凸棒石黏土與紅細胞界面相互作用的SEM圖像及其血小板活化率

（圖片來源：中國科學院蘭州化學物理研究所）

那有人會問：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驗室走向臨床應用面臨的重要問題。

初步研究表明，S－1具有較好的生物相容性，但后期從小型動物到大型動物的體內(nèi)實驗評價是必不可少的。

混維凹凸棒石黏土生物相容性評價

（圖片來源：中國科學院蘭州化學物理研究所）

總之，采用草酸梯度溶蝕混維凹凸棒石黏土，通過體內(nèi)外止血性能評價，證實草酸處理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最大以及全面的動物驗證實驗等還有待深入開展相關(guān)研究工作。團隊將繼續(xù)前行，在此基礎上，針對不同傷口出血，通過組裝策略，爭取設計出不同劑型多功能傷口愈合材料，滿足止血材料的個性化需求。