近日，学院杨泽宏副教授在线发表了题为“Short Peptide Nanofiber Biomaterials Ameliorate Local Hemostatic Capacity of Surgical Materials and Intraoperative Hemostatic Applications in Clinics”的长篇综述文章，杨泽宏副教授和我校海外校友赵晓军教授为该论文共同通讯作者，四川大学华西基础医学与法医学院为第一署名单位。该论文系统阐述了自组装肽生物材料与天然水凝胶或各种聚合物水凝胶等支架材料在外科止血材料应用上相比较的好处和优点，并从外科技术角度深度剖析了当前自组装肽纳米止血材料在临床医学应用中的特点、进展与现状，特别是在非压迫性躯干出血、弥漫性粘膜表面出血和内部医学出血等情况下，自组装肽生物材料是创制生物活性神经支架、鼻腔填充物、胃肠道的大面积粘膜表面覆盖（食道、胃病变、十二指肠和下消化道）、心外膜细胞黏附载体、光学透明的止血基质屏障等方面具有外科临床应用潜力。在本文描述的多种外科专业与亚专业中，基于自组装肽生物材料的纳米止血装置（PuraStatÒ、AC5、TDM-621、TDM-623和SPG-178）实现了安全、有效和快速的术内止血效应，并有效促进体内外科伤口愈合与降低延迟出血、再出血、术后出血或相关并发症等风险，对不同临床止血模式下的体内生物安全性、出血适应症、组织密封质量、手术可行性和局部可用性进行全面而有序的外科技术分析与总结。
自组装肽生物材料（Designer Self-Assembling Peptide Biomaterials)是超分子化学与纳米材料在生物医学领域的研究前沿，其离子互补性自组装肽(Ion-Complementary Self-Assembling Peptide)的原创科学家为年届70岁仍工作于美国麻省理工学院（MIT）的我校知名校友张曙光博士，该离子互补性自组装肽的原创性发现与广泛生物医学研究在科学界先后获得多项国际大奖，并获2020年度国际蛋白质协会授予Emil Thomas Kaiser Award荣誉（日本北海道举行the World Conference on Protein Science 2020 (WCPS2020)颁发）。近20年来，各类别离子互补性自组装肽水凝胶已获多项专利技术并广泛应用于不同生物医学领域，如纳米止血材料（PuraStatÒRADA16-I肽（RADA）4)、纳米疫苗载体(Q11肽(QQKFQFQFEQQ))、口腔医学中牙周矿化基质材料(P11-4肽CurodontTMRepair(QQRFEWEFEQQ))及细胞3D培养支架材料(PuraMatrixTMRADA16-I水凝胶)等，是当代纳米生物医学技术发展的一盏明灯。这类具有特定物理化学特性的新型纳米材料已经逐渐进入临床转化医学研究及精准医学应用领域，如组织特异性细胞治疗纳米载体、细胞特异性3D打印生物墨水、化学特异性药物递送载体、基质诱导性3D细胞培养支架等，代表并引领了新型生物医学纳米材料的发展方向，并显著区别于传统生物材料的研究策略、转化思路与应用途径，其膜蛋白研究及细胞3D培养支架的专利技术产品已经由3DM、BD和Corning等多家公司代理向全世界销售，正在产生越来越大的生物医学潜力（图1）。
图1.自组装短肽分子设计及其生物医学应用潜力。
纳米止血是德国神经外科医生Rutledge G. Ellis-Behnke博士于2006年提出的研究命题，其宗旨是使用纳米技术在15秒内获得完全的外科或创伤出血停止，从而对当今传统止血材料（天然或化学合成的）提出了严峻挑战，经过近20年实践发展，目前仍然在进一步研制与探索各种基于纳米尺度的新型生物材料，特别需要来自生物化学、分子生物学与生物物理学等其他学科知识渗透融合并产生新思维和新模式的新型生物材料，其中以藤壶、贻贝有关的水下黏附蛋白已经有40多年研究历史（最早1981年报道），但至今没有外科纳米止血材料临床转化成功的报道。以RADA16-I自组装肽为代表的纳米材料如PuraStatÒ、PuraSinusÒ、PuraBondÒ、PuraDermÒ产品及其他离子互补性自组装肽纳米材料如TDM-623和SPG-178等，展现了化学合成自组装短肽纳米材料的独特优点和临床应用前景（图2），合符外科临床上理想止血敷料体内使用时的很多优点（图3A）。在纳米止血机制上，离子互补性自组装肽纳米材料以快速高效结合水的水凝胶形成机制固化血浆蛋白及血细胞成分，并对出血伤口位点快速黏附、封闭与整合，显示了与传统天然生物材料及化学合成聚合体纳米材料完全不同的超低纳米尺度介入血液液相与细胞相的高效凝血止血机制（图3B）。本综述论文详细阐述了这一领域近20年研究进展及已经发展的临床外科技术成就，尤其是微创外科技术领域和非压迫伤口出血与内部医学出血时需要生物材料止血情况下的临床医学外科止血技术进展。
图2.自组装肽纳米纤维生物材料作为局部止血基质在外科临床和临床前研究中的医学应用及基于胶原蛋白的注射剂用于治疗疾病（包括牙龈、肌肉骨骼、泌尿生殖道、胃肠道等）相比较的部分非标准临床应用（Polymers (Basel). 2023 Feb 17;15(4):1020. doi: 10.3390/polym15041020）。
图3.理想伤口敷料的主要特性（Polymers (Basel). 2022 Jan 21;14(3):421.）及自组装肽纳米纤维生物材料的独特止血机制。
本长篇综述文章除了详细介绍短肽纳米纤维生物材料与其他天然止血材料及化学合成止血材料的物理化学差异、凝血止血机制及外科止血特点外，还深入分析了这类自组装肽纳米止血材料在神经外科、鼻外科、食道外科、胃外科、肝胆胰外科、心血管外科、结直肠外科等不同外科专业上临床止血技术特征以及自组装肽纳米止血材料的优点与独特性（图4）。尤其是作为一线、二线或三线止血材料使用时在术内出血、术后出血及弥漫性粘膜表面出血或难以控制的出血点上，这种新型生物材料在临床技术上具有独特优点。一种新型生物医学材料的诞生，需要各个国家和不同机构科研人员潜心研究与付出辛勤的劳动，短肽纳米纤维生物材料是生物医学工程学科领域集蛋白质化学、组织工程学、纳米材料学、生物物理学等学科深层次交叉融合发展的产物，是基于传统天然与化学合成生物材料基础上从生物医学工程学视角的科学研究中提炼出的基础研究成果。目前，NCBI上以“self-assembling peptide”为检索词的论文数量已经达到3000篇以上，许多高影响期刊或专业性期刊在基础研究与应用研究两个方面推动这一基于蛋白质基本组成单位的生物材料学科取得了重要进展，除了本文阐述纳米止血技术领域外，该新型肽纳米纤维生物材料为再生医学与细胞治疗技术发展正在产生极为深远的影响，将为医学新技术的诞生和临床转化医学叩开当代医学研究的“潘多拉（Pandora）”魔盒。近20年来，国内高校的不同专业团队陆续开展了这种新型短肽生物材料的基础或应用研究，证实这一新型生物材料学科在当今生物医学工程学领域的重要意义。
图4.短肽纳米纤维水凝胶生物材料在外科临床纳米止血技术上的应用（该图为不同大学医院或科研机构开展的临床或临床前外科止血技术或外科微创止血技术）。
Advanced Materials杂志在国际材料科研领域享誉盛名！是近30年来具有国际影响力的高级开放源期刊（IF=32.086,CiteScore为47.7），其高质量研究论文、综述、通讯稿和评论等主要涵盖材料科学、健康与医药科学、生命科学或工程科学领域的材料科学问题，揭示功能材料的跨学科化学和物理前沿研究与最新进展。
原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202301849
