说到有毒生物,总是让人不寒而栗。毕竟毒素对人体造成的痛苦和伤害是不小的。但毒和药都有两面性,用得好的话,毒也可以入药。许多药物会变成毒药。因此,科学家们一直对天然毒素感兴趣,希望从中开发药用价值。最近,科学进展发表的研究受蛇毒启发,研制出一种新型快速止血组织胶[1]。
最近,该研究从蛇毒中获得灵感,开发出一种新型快速止血组织胶。图/PEX ELS
组织胶的应用与瓶颈
传统上,当处理撕裂伤或外科伤口时,使用缝合线或外科缝合器来闭合伤口以促进愈合。但是,无论哪种方法,穿刺都必须在组织上进行。伤口愈合后,缝线或手术钉也必须移除。在缝合拆除的过程中,会给患者带来痛苦。有什么方法可以有效闭合伤口,没有缝合拆解的痛苦?没错,就是“组织胶”。
组织胶是一种用于皮肤和身体组织的粘合物质,可以提供保持伤口闭合所需的张力,以帮助伤口愈合。组织胶不仅可以快速完成,还可以减轻患者不用缝合的痛苦。但用组织胶的伤口与用缝线的伤口愈合情况相同。因此,近年来组织胶逐渐被医学界用于伤口治疗[2]。
有两种组织粘合剂:化学合成和天然衍生物。下面介绍这两种组织粘合剂的优缺点。
合成:这种组织粘合剂会使用氰基丙烯酸酯(又称三秒粘合剂)等化学化合物来闭合伤口。化学成分的优点是不仅能快速有效地粘合伤口,而且对外力的抵抗力高,能使伤口保持稳定的闭合状态,有利于伤口愈合。但它的缺点是对人体有毒。已知氰基丙烯酸酯的降解会在人体内引起强烈的炎症反应。虽然后来开发出了低毒性的氰基丙烯酸酯增量剂,但对人体仍有一定的毒性。所以这种组织粘合剂多用于战场等紧急情况,一般不用于正规医疗。
氰基丙烯酸酯的化学式。图/维基百科天然衍生物:这种组织胶在凝血反应中使用了凝血酶、纤维蛋白原等天然物质。当人体受伤后出血,就会启动凝血反应。混凝反应的过程相当复杂。这里我们只需要知道,凝血的最后一步是通过凝血酶将纤维蛋白原转化为纤维蛋白,捕获血液中的血细胞形成血凝块,封闭伤口,防止出血[3]。
凝血反应。图/维基百科组织胶的天然衍生物,是模仿凝血反应的最后一步。通过加入凝血酶和纤维蛋白原,在伤口处直接形成坚硬的纤维凝块以封闭伤口。这种由组织胶形成的纤维凝块,不仅速度比正常血块快,强度也比正常血块高。另外,它是天然产物,所以与人体的相容性很高,毒性毋庸置疑。目前已广泛应用于创伤治疗。
听起来好像天然衍生组织胶可以代替外科缝合。但其实这种组织胶目前只适用于小范围出血的小伤口。为什么?因为大量出血会把组织胶冲走,同时大伤口会不断缩小,也会使组织胶脱落。另外,用组织胶处理大面积伤口时,组织胶很容易进入血管,会导致血管内血栓形成(这是很致命的!)。所以面对大出血和伤口,手术缝合仍然是较好的选择。
虽然组织胶目前还不能应对大出血和伤口,但很多科学家都致力于研究和改进。原因是在急救现场或战场,大量失血是造成伤者死亡的重要原因。但是这些病例造成的伤口很多都是压不住的,更不用说这些场合的手术缝合了。因此,许多科学家期望开发出凝血时间快、强度足够的组织胶,以弥补压力止血和外科缝合的不足。
加拿大曼尼托巴大学和中国陆军军医大学的联合团队受蛇毒的启发,研发出一种凝固速度和强度远高于以往的组织胶[1]。
00-1010引起研究人员兴趣的毒蛇是生活在南美洲的黑尾蝮蛇。矛头蝮蛇是这个地区最毒的蛇之一。当它们将毒液注射到猎物体内时,可以引起迅速而强烈的凝血反应,这种反应如此强烈,以至于猎物的身体完全耗尽了形成任何血凝块的能力,最后因失血过多而死亡。这种强大的凝血反应是由毒液中的巴曲酶引起的,巴曲酶是一种与凝血酶非常相似的酶。能引起凝血反应的蛇毒有很多,那么为什么巴曲酶会被研究者所吸引呢?原因有二。首先,巴曲酶比其他蛇毒凝固得更快。其次,巴曲酶在血管内会自然降解,所以不太可能引起血管内血栓形成。
lass="wp-block-image size-large">
除了巴曲酶,研究人员也对一种新型的光反应明胶有兴趣。光反应明胶在用紫外光激活后,才会开始进行凝血反应,这样即使有部分明胶进入血管中,也不必担心会形成血栓了。这种光反应明胶所形成的纤维凝块,其强度比一般组织胶高很多,但由于它的凝血能力并不强,面对大出血的伤口,纤维凝块很容易被沖掉。因此研究人员心想,如果将巴曲酶和光反应明胶结合起来,不就能得到一种凝血快、强度高又可靠光方便操作的新型组织胶吗?
于是他们将巴曲酶加到光反应明胶中,并修改了激活明胶的光波长,改为一般的可见光(一般手电筒光即可)。如此不仅排除紫外光对伤口组织的伤害,也方便操作人员在战场等複杂环境下使用。研究人员将这种混和巴曲酶和光反应明胶的组织胶称为 HAD(hemostatic bioadhesive),并测试了 HAD 的各项数值。
在体外凝血测试中,一般凝血时间约为 5〜6 分钟,HAD 的凝血时间约为 45 秒,而这个凝血时间比目前市售最好的组织胶(〜90 秒)还要快。而在纤维凝块的强度和黏性上,HAD 所形成的凝块,其各项数值都比市售组织胶高约 10 倍。这些体外实验都显示出 HAD 的止血潜力,但当你看到 HAD 在活体实验中的止血效果,更会觉得它潜力无穷!