纳米涂层是指在材料表面形成的一层具有纳米尺寸的薄层。这种涂层通常由纳米颗粒、纳米线或纳米薄膜组成。
在某些情况下，注射器针头穿刺组织后的出血会引起患者的心理恐惧，尤其是儿童。此外，一些特殊疾病的患者在穿刺出血后引发局部或全身并发症，导致失血、血肿、瘀伤、失血性休克，甚至死亡。以往止血针的制备过程要么涉及对聚合物的复杂修饰，要么需要长时间的预孵育以实现止血功能。因此，在实际应用中迫切需要一种简便易行的方法来制备止血针。
在这些背景下，本文作者利用羧甲基壳聚糖(CMCS)和天竺葵提取物(CsE)制备了一种薄膜涂层。CECS涂层在有血液存在的情况下会迅速凝胶化并从针头脱离，从而通过物理封闭和CsE固有的止血功能来防止穿刺后出血(图1)。此外，CECS涂层还表现出优异的抗菌能力，残留在血管内的凝胶能够在72 h内降解，不影响组织的正常生理功能和创面的愈合过程。
CECS膜通过干燥的CMCS和CsE溶液制备，CMCS的红外光谱中的C – O振动峰和- OH伸缩振动峰在CECS薄膜中分别位移至1601 cm-1和3413 cm-1处。证明了CMCS和CsE之间的分子间氢键，CECS膜在PBS和血液存在下转化为水凝胶，而CMCS膜在膨胀后不能形成水凝。随后，作者研究了不同比例CMCS与CsE对CECS膜溶胀行为的影响，证明了CMCS与CsE重量比为10:3的CECS膜可快速吸收血液，有利于通过膜-凝胶的快速转变实现穿刺部位的密封(图2)。
图2. 不同比例CMCS与CsE所制备的CECS水凝胶的物理性能测试
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作者进一步考察了涂层的生物相容性。将NIH-3T3成纤维细胞与CMCS、CsE和CECS溶液共孵育，未观察到明显的细胞毒性。体外止血和溶血能力测试验证了材料的血液相容性和有效的止血作用。由于CsE的活性，部分血小板被激活呈现出伪足结构，表明CECS水凝胶可以促进血细胞的黏附和增加血小板的活性。cy5标记的CECS膜证明了从针头表面脱落的CECS水凝胶可以在72 h里体内降解(图3)。
图3. CECS涂层的生物相容性表征
作者选用金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性)和大肠杆菌(革兰氏阴性)作为模型细菌来研究了CECS薄膜的抗菌性能，并通过平板计数法证明了CMCS对CECS膜的抗菌能力起关键作用。作者认为潜在的抗菌机制可能是由于CMCS上的胺基团与细菌细胞膜的接触，导致细胞膜的完整性受损，从而导致细菌的死亡。
图4. CECS涂层的抗菌性能表征
作者进一步对CECS涂层的针头做了体外实验，如图5所示，带有涂层的针头在拔针后几秒内就有效减少了失血，针头的止血成功率由3.3%提高到90.0%。CECS涂层止血的关键是通过将膜转化为水凝胶，然后将水凝胶从针上剥离来密封穿刺部位。作者通过全血细胞计数验证了涂层并不会引起异物反应。穿刺静脉的组织学显示，血管形态的变化可忽略不计且不会引起穿刺部位的炎症反应。
图5. CECS涂层的体外止血能力表征
2023有源医疗器械创新论坛Medtec创新展意识到，作者报道了一种通过在注射器针头上涂覆CECS薄膜来制备止血针头的工作。涂层的薄膜遇到血液后迅速转变为水凝胶，导致水凝胶的脱落和随后在穿刺部位的密封。CsE的活性成分不仅可以作为交联剂与CMCS形成非共价相互作用的网络，还可以通过激活血细胞促进止血。涂层止血针可有效封闭穿刺静脉，具有良好的降解性、抗菌性和生物相容性，有望用于制备生物医学应用的功能性止血材料。
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