DOI: 10.1016/j.mtcomm.2021.102260
采用溶膠-凝膠法開發的新型含鉭介孔生物活性玻璃（Ta-MBG）粉末具有良好的止血性能。但是，粉末在操作環境中會產生粉塵，如果發生大量出血，可能會被沖走。此外，粉末可能無法充分壓縮傷口組織，在某些情況下會形成厚厚的愈傷組織，很難去除。纖維狀MBGs在止血應用中比粉末更具優勢，但與其相關的研究卻很少。本研究成功合成了Ta-MBG復合材料，并通過靜電紡絲法將其制備成纖維氈。采用最先進的成像技術對該纖維墊進行研究。單根纖維的直徑約為300nm，呈現出多孔性（1-50nm）。其中還存在微米級的孔隙（1-2μm），這構成了交織纖維之間的孔隙空間，不同于Ta-MBG粉末，后者由顆粒內部的單峰通道（孔徑：4nm）組成。眾所周知，分層微納米級孔隙可增強凝血蛋白的活性。纖維墊的表面積和孔體積最大為61m2/g和0.23cm3/g，而粉末的相應最大值為374m2/g和0.27cm3/g。表面積是促進血液吸收和增強凝血的一個重要特性。測得纖維的ζ電位比粉末的負值更高。極高的負ζ電位可為止血提供穩定的基質。總體而言，纖維墊的質地、易于獲得的微米級孔隙、鉭的存在、分層孔隙率、良好的ζ電勢以及天然仿生結構等重要屬性使其成為止血應用的潛在候選材料。
圖1：小鼠尾巴出血模型。麻醉小鼠后，用解剖刀將其尾巴從尖端切除5mm，如圖1a所示。一分鐘之內，用Ta-MBGs（圓圈區域）填充出血尾端（1b箭頭），如圖1b所示。進行干預后（或無治療組無需干預），每15秒將尾部輕拍在吸水紙上（1c中的圓圈區域），直到出血停止。1d比較未經處理（i）和經Ta-MBG填充（ii）的小鼠在吸水紙上的出血痕跡（代表出血時間）。1e為血液浸透的Ta-MBG纖維墊，墊子吸收血液（紅色區域）后邊緣變成白色。1f顯示在傷口處形成一個Ta-MBG纖維栓塞（圓圈區域），從該部位移除大多數Ta-MBG纖維之后仍然保留。
圖2：纖維的WAXRD圖。
圖3：纖維的形態和大孔結構：煅燒樣品的低放大倍率SEM圖像顯示所制備Ta-MBGs的纖維和粉末形態，如圖2a和2b所示。圖2c描繪了煅燒電紡纖維樣品的高放大倍率SEM圖像，其顯示了包含大孔的纖維結構。2d為雞蛋殼膜的SEM圖像，顯示煅燒電紡纖維與雞蛋殼膜的相似性。圖2e和2f表示使用汞孔隙率法測定0.5Ta纖維樣品的大孔隙度：（e）汞侵入曲線，（f）孔徑分布。大多數大孔在0.5-2μm范圍內。
圖4：纖維的中孔結構：TEM圖像顯示纖維（3a）包含大小可變的球形孔，而粉末（3b）具有大小相等的有序多孔通道。纖維（3c）和粉末（3d）樣品的SAXS圖譜峰值分別反映了粉末和纖維樣品的有序和隨機介孔結構。纖維（3c）的峰位變化很大，而粉末（3d）則顯示出均勻性。Ta-MBGs的SAXS圖譜與電紡石英纖維的SAXS圖相關（3e），這表明初紡纖維沒有出現任何峰，而兩個煅燒樣品均顯示與介孔孔隙率有關的峰。圖3f顯示對照纖維的累積孔體積和BJH（解吸）孔尺寸分布。絕大多數孔存在于中孔范圍內（按體積計為97.6％），少量孔存在于微孔范圍內（按體積計為2.4％）。
圖5：孔隙性質：（4a和4b）0.5Ta的高倍放大HIM圖像和纖維樣品的SEM（二次電子模式）圖像顯示出纖維樣品的表面孔隙率。沒有看到有序的結構，當孔彼此相遇時，它們傾向于形成細長的孔，而不是通道。
圖6：Ta-MBGs的止血潛力：5a顯示使用Ta-MBG纖維治療的鼠尾出血模型結果。每個標記代表一個單獨的測試。與未治療組相比，0Ta（*p=0.0177），0.5Ta（**p=0.0014），1Ta（**p=0.0022）和5Ta（***p=0.0006）的出血時間明顯縮短。與Surgicel SNoWTM（SS）相比，所有Ta-MBG樣品0Ta、0.5Ta、1Ta和5Ta（****p<0.0001）出血時間明顯縮短。Ta-MBGs之間的出血時間沒有顯著差異。圖5b比較了纖維和粉末的鼠尾流血數據。等效粉末和纖維組之間的出血時間沒有顯著差異。
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