“一秒速凝粉末”或可止住战场大出血

科学
One‑Second Powder Could Stop Battlefield Bleeding
韩国科学技术院(KAIST)的研究人员研制出一种名为 AGCL 的可喷涂粉末,它能在约一秒钟内转化为水凝胶。动物实验显示,该粉末能有效封闭深层伤口,有望成为战斗、灾难及资源匮乏环境下的潜在救生工具。

瞬间密封:一秒成胶的粉末

本周,Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) 的研究人员展示了一种粉末状止血剂。当这种粉末撒在流血的伤口上时,它会与血液发生反应,在约一秒钟内形成坚韧的水凝胶屏障。这种材料在《Advanced Functional Materials》的一篇经同行评审的论文中有所描述,并在 KAIST 研究库中被称为 AGCL 粉末。它旨在治疗绷带或贴敷剂难以处理的深度、不规则或高压出血。

即时化学与复合设计

AGCL 是一种刻意设计的简单生物聚合物和交联剂混合物:海藻酸钠(alginate)和结冷胶(gellan gum)(在钙离子存在下成胶的多糖)、壳聚糖(chitosan)(一种带正电荷、可粘附血液并具有抗菌特性的聚合物)以及一种有助于形成稳定网络的戊二醛(glutaraldehyde)交联剂。该粉末利用血液中已存在的钙来触发离子凝胶化;当颗粒遇到血液时,网络迅速闭合,并在约一秒钟内建立起内聚的水凝胶。KAIST 团队报告了极高的吸血率——约为粉末自身重量的 725%——这有助于材料快速膨胀成三维密封结构。

动物模型与愈合结果

除了简单的台架测试外,该研究还运行了多种出血模型,包括啮齿动物的皮肤和肝脏伤口以及大型动物实验,并将 AGCL 与临床基准敷料 (TachoSil) 进行了对比。KAIST 团队报告称,使用 AGCL 后失血量显著减少,止血时间更短。他们还观察到更快的再上皮化、增强的 血管生成(新血管生长)以及愈合组织中更多的胶原沉积,这些指标与更高质量的伤口修复一致。在肝脏手术模型中,研究人员指出,在使用 AGCL 治疗后两周内,肝功能恢复正常。

在其他快速止血剂中的地位

快速止血是一个古老但依然活跃的工程挑战。商业产品包括纤维蛋白和凝血酶敷料、胶原蛋白海绵和贴片型密封剂;一些较新的方法使用了纳米涂层或负载凝血酶的海绵来加速凝血。AGCL 的独特之处在于结合了近乎瞬时的物理密封离子凝胶化、应对大量血流的高吸液能力、针对高压渗漏的粘合强度,以及声称的长效环境储存稳定性。KAIST 的论文使用 TachoSil 作为临床对照组,并报告称其在临床前模型中表现更优。

机遇与局限性

潜在应用非常明确:战场上的交界处和深度伤口、大规模伤亡事件、远程创伤护理、救护车以及缺乏冷藏或先进手术设施的环境。一种能在几秒钟内可靠止住致命出血的可喷涂粉末,可能会实质性地改变这些情况下的院前生存率。报道 KAIST 发布消息的多家新闻机构强调了该材料的稳定性、小型化包装潜力以及对恶劣环境的适应性。

但重要的注意事项仍然存在。已发表的数据是临床前的:安全性和有效性已在体外和动物模型中得到证实,但尚未在人体中进行验证。配方中含有戊二醛交联剂,这是一种长期用于生物材料的反应性化学物质,但在某些情况下因细胞毒性而为人所知——KAIST 团队在其测定中报告了良好的细胞相容性,但监管部门将要求对人体进行仔细的毒理学、剂量和清除研究。临床实用性问题也依然存在:在随后的手术中如何移除或管理水凝胶,粉末是否会遮挡手术视野或在血管损伤中引起栓塞风险,以及该产品在感染或受污染伤口中的表现。这些都是从令人兴奋的临床前结果转向获批医疗产品的正常障碍。

监管路径与后续步骤

KAIST 的文章于 2025 年底被《Advanced Functional Materials》接收并在线发布;随后的媒体报道出现在 2026 年 1 月。研究人员及其机构摘要将 AGCL 视为下一代局部止血剂的有力竞争者,但在任何前线部署之前,都需要进行人体试验和监管审查。几家总结该工作的机构明确指出,该技术尚未获准临床使用,仍处于研究阶段。行业合作伙伴、军事医学部门或初创衍生公司通常会指导此类材料通过规模化制造、正式的临床前 GLP 毒理学和分阶段的人体试验,然后才能广泛应用。

伦理、准入与冲突地区的使用

部署强大的创伤干预措施会引发操作和伦理两方面的问题。从积极的一面来看,一种稳定、易于使用的止血剂如果在几秒钟内止血,可以减少冲突和灾区可预防的死亡,并使资源匮乏地区的民用急救医学受益。另一方面,军队和人道主义组织需要就培训协议、供应链、伤员分拣以及在获得确定性手术护理时的安全移除达成一致。如果这种粉末成为战伤救治人员的标准护理工具,它还将影响战斗伤亡护理的组织方式。KAIST 团队明确的军事合作突显了该项目的救生意图和实际设计约束。

AGCL 是材料科学如何将物理反应(离子凝胶化)和生物需求(止血、感染控制、组织再生)压缩到一个紧凑产品理念中的有力典范。这个概念非常优雅,临床前数据令人鼓舞;对于临床医生和战伤救治人员来说,现在的悬念是这种粉末何时以及如何通过严格的安全性和有效性筛选,从而将实验室突破转化为日常医疗工具。在人体研究完成并获得监管机构批准之前,AGCL 仍将是向更快、更具适应性的出血控制迈出的充满希望但尚未投入临床使用的重要一步。

资料来源

  • Advanced Functional Materials(研究论文:"An Ionic Gelation Powder for Ultrafast Hemostasis and Accelerated Wound Healing")。
  • Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) —— 关于 AGCL 粉末的研究库和新闻材料。
Mattias Risberg

Mattias Risberg

Cologne-based science & technology reporter tracking semiconductors, space policy and data-driven investigations.

University of Cologne (Universität zu Köln) • Cologne, Germany

Readers

Readers Questions Answered

Q 什么是 AGCL?它是如何在约一秒内发挥止血作用的?
A AGCL 是一种由海藻酸钠、结冷胶、壳聚糖和戊二醛交联剂制成的喷雾粉末。当应用于伤口时,它会接触到血液中的钙离子并触发离子凝胶化,在约一秒内形成具有凝聚力的水凝胶。该粉末还具有极高的血液吸收能力(约为其重量的 725%),使其能迅速膨胀成密封的 3D 结构。
Q AGCL 在韩国科学技术院(KAIST)描述的动物实验中表现如何?
A 在包括啮齿动物和大型动物的皮肤及肝脏损伤在内的多种出血模型中,AGCL 与临床敷料 TachoSil 进行了对比,结果显示出血量显著减少,止血时间更短。研究还指出,在肝脏手术模型中,再上皮化速度更快,血管生成增加,胶原蛋白沉积更多,且肝功能在两周内恢复正常。
Q AGCL 与现有的快速止血剂有何不同?它的实际优势是什么?
A AGCL 结合了通过离子凝胶化实现的近乎即时的物理密封、处理大量出血的高液体吸收能力、针对高压渗漏的粘合强度以及长期的常温储存稳定性。在临床前对比中,它的表现优于临床标杆敷料 (TachoSil),突显了其在快速战场或偏远地区创伤应用中的潜力。
Q 在 AGCL 用于人类之前,主要有哪些注意事项和后续步骤?
A 目前的数据属于临床前阶段,其安全性和有效性已在体外和动物模型中得到证实,但尚未在人类身上验证。该配方使用了戊二醛,这引发了细胞毒性方面的考量,需要进行细致的毒理学、剂量和清除研究。尚待解决的问题包括手术期间的移除、潜在的栓塞风险以及在感染伤口中的表现;在进行一线部署之前,需要进行人体试验和正式的监管审查。

Have a question about this article?

Questions are reviewed before publishing. We'll answer the best ones!

Comments

No comments yet. Be the first!