壳聚糖止血海绵在经桡动脉冠状动脉介入治疗术后的应用进展

宋梦丽 李林锋，2

(1.南昌大学医学院，江西 南昌 330000；2.江西省人民医院，江西 南昌 330000)

根据世界卫生组织的报道，2019年全球十大死因的疾病中，冠心病稳居榜首，占世界总死亡人数的16%。冠状动脉造影是冠心病诊断的金标准，为冠心病的诊断和治疗带来极大的益处。经桡动脉冠状动脉介入治疗(transradial coronary intervention，TRI)具有创伤小、出血少、血管并发症较少、无需卧床或卧床时间短、患者痛苦小等优点，已成为冠状动脉介入治疗的首选路径，广泛运用于临床诊断及治疗领域[1-2]。而桡动脉穿刺部位的止血也是术后临床护理的重点之一。目前临床上对TRI术后桡动脉止血措施主要有纱布绷带、弹力绷带、止血器、止血材料联合止血器等，虽种类繁多，但每种方法都有一定的缺陷[3]。因此，寻找一种操作方法简便、患者舒适度高、手术并发症少、安全可靠的包扎止血方法尤为重要。壳聚糖(chitosan，CS)止血海绵是一种止血效果好、组织相容性佳、生物降解快，还具有抗菌、促进伤口愈合等一系列作用的新型止血材料。现主要从TRI术后桡动脉止血的发展，CS的来源、发展、生物活性及TRI术后的应用等几个方面进行综述，旨在为CS止血海绵作为一种新型止血材料在TRI术后的研究和开发运用提供参考。

1 TRI术后的止血方法

桡动脉穿刺点止血方法众多，止血不佳会导致穿刺部位出血、血肿、皮肤瘀斑、皮损、患肢麻木疼痛、手部发绀肿胀等不适，也可能会发生桡动脉痉挛、狭窄，形成假性动脉瘤、动静脉瘘，甚至桡动脉闭塞等严重并发症[4]。因此，对穿刺部位实施有效、便捷、合理的止血措施十分重要。临床上，对于桡动脉止血，多是通过使用模拟手动压迫的腕带实现的，这种“非闭塞性”止血方式降低了桡动脉闭塞的风险。

最初多采用纱布绷带加压止血，其止血效果是值得肯定的，同时具有取材简单、成本低廉、方便实用等优点，但其操作相对复杂且耗时，本身不具有弹性，不能根据患者腕部周径大小进行灵活调节，在止血的同时易压迫静脉，引起回流受阻，造成患者术后穿刺侧肢体肿胀、疼痛等不适[3]。随后根据传统纱布绷带的不足改进到弹力绷带压迫止血，这种方法的优点是操作简便、压迫时间短、患者舒适度高、血管并发症少；缺点是其覆盖面积较大，包扎松紧度不易控制，影响穿刺部位出血与血肿的观察，同时也容易出现手部肿胀、淤青、麻木，穿刺点周围皮肤青紫、破损、过敏等并发症[5]。

桡动脉专用止血器的出现，使TRI得到进一步的发展。临床上运用的止血压迫器主要有气囊桡动脉压迫器和螺旋桡动脉压迫器两种。这两种止血器均具有操作安全有效，便于穿刺点出血观察，可准确调整压力大小，术后并发症发生率低等特点。闵英等[6]通过一项单中心、前瞻性、随机对照试验比较了常规弹力绷带加压止血法与气囊加压止血器在TRI术后的止血效果，结果发现两组对预防在院期间桡动脉血管并发症的效果无明显差异，且弹力绷带加压止血组的费用明显低于气囊加压止血器组。Cong等[7]比较研究了TRI术后三种止血方法的效果，发现气动压缩装置(pneumatic compression device，PCD)组和旋转压缩装置(rotary compression pad device，RCD)组较加压敷料组术后止血时间更短，术后并发症更少，患者舒适度更高，桡动脉闭塞率更低。而PCD组与RCD组之间的差异并不明显，仅止血时间差异最为显著[PCD组vs RCD组：(263±62)min vs (237±58)min，P<0.000 1]。但这两种类型的桡动脉压迫器对于肥胖或偏瘦人群，易出现腕带过短、过长导致止血效果欠佳，且经济费用相对较高。

随着冠心病诊疗的发展和医疗水平的逐步提高，新型止血材料如CS止血海绵很快便因其优异的止血效果和抗菌作用而流行起来。它不仅可实现对伤口的保护，防止伤口污染渗血，且还具有抗菌、促进伤口愈合等功效。Pathan等[8]通过一项单中心随机对照试验发现与PCD相比，CS-儿茶酚胺止血垫(InnoSEAL)更早地实现了TRI术后止血，患者的不适更少，且终止桡动脉监测的时间更短，但两组桡动脉闭塞率和出血并发症无显著差异。

2 CS简介

CS是由从虾、蟹等甲壳类动物的外壳中提取的甲壳素经脱乙酰基而得到的一种天然阳离子多糖。CS无毒、无异味，具有良好的生物相容性、生物降解性，以及抗菌抑菌、促进愈合、抑制瘢痕生成等诸多优点，在生物医药、食品、工农业和化妆品等领域广泛运用[9]。1991年在国际学术会议上，欧美国家的科学家把其命名为继蛋白质、脂肪、糖、维生素和矿物质等五大生命要素之后的第六生命要素，是21世纪人类不可缺少和无法替代的生命之源。由于CS自身优越的物理、化学性质及生物特性，加上可修改其基团将其改性或与其他材料复合，近年来在医学中对它的研究、开发与应用取得了重大进展[10-11]。以CS及其衍生物作为主要止血材料的快速止血剂止血效果突出、舒适度高、并发症少，在止血领域应用日益广泛。

3 CS的生物活性

3.1 止血性

关于CS的止血性能及止血机制的研究已取得较大进展，目前以CS为基质的止血材料形式日趋丰富，如CS水凝胶、CS薄膜、CS止血粉、CS止血海绵等。CS的止血机制主要有以下几点：(1)CS对红细胞的聚集作用。CS及其衍生物表面的阳离子能与红细胞表面的阴离子结合使伤口处红细胞大量黏附凝聚[12]。(2)CS对血小板具有促黏附和聚集的作用。CS上带正电荷的胺基与血小板带负电荷的磷脂酰胆碱基团通过静电相互作用促进血小板聚集[13]。(3)CS可通过激活外源性凝血途径和补体系统旁路实现止血作用[14]。(4)空间网络结构。从分子结构上看，CS是一种线性糖胺聚糖，能构建空间网络结构与血液成分相互作用，从而促进凝血过程[14]。CS其自身的海绵结构，还能吸收创面大量渗血、渗液，与创面紧密贴合，从而减少血液和组织液渗出。CS的止血机制并不依赖于宿主的凝血途径，因此可独立于凝血系统工作，这使其成为凝血病患者理想的止血敷料。现已研究证明可将CS改性或与其他材料结合制备其衍生物，能使止血性能得到大幅度提升[15]。

3.2 止痛

CS是自然界中唯一的碱性多糖，CS的镇痛机制可能与其弱碱性有关，表面的正电位可减少对创面周围的刺激，从而缓解创口的疼痛感。一些科学家较早的研究[16]表明，甲壳素和CS及其衍生物对炎症性疼痛均有镇痛作用。在酸性条件下，CS能吸收发炎部位释放出来的质子离子，从而发挥减轻炎症和镇痛的作用。甲壳素则主要是由于吸收了血管缓激肽而起到止痛作用。CS能阻断神经末梢，减轻疼痛[17]。CS在炎症区释放的质子能促进葡萄糖胺残基的氨基质子化，从而产生镇痛作用[17-18]。有研究[19-20]发现含有吗啡的CS和N，O-羧甲基CS产品能提供8～12 h的镇痛效果，优于单一CS的镇痛作用，这为将CS与镇痛药联合运用或化学改性以提高止痛效果提供了新的研究思路。

3.3 抗菌抑菌

CS及其衍生物已被广泛用作无毒或低毒的抗菌材料[21]，对多种细菌、真菌甚至一些病毒的生长和繁殖都具有较好的抑制效果。相对于一般抑菌剂，CS及其衍生物具有杀菌范围广、抑菌性强、杀菌率高等优点。CS及其衍生物的抗菌机制有以下几种推测[9，22]：(1)CS及其衍生物所带正电荷与细菌或真菌细胞膜上的负电荷由于静电吸附而相互吸引作用，通过改变细胞膜的通透性来干扰细菌或真菌的新陈代谢[14]；(2)CS及其衍生物在吸附于细菌后，能进入细菌细胞内部干扰细菌DNA的转录和蛋白质的合成，从而抑制细菌的生长[22]；(3)CS及其衍生物能抑制细胞生长所必需的微量元素和营养物质的摄取[23]；(4)CS是一种螯合剂，能选择性地在细胞壁表面螯合微量金属，抑制微生物的生长及产毒[9]；(5)CS能激活细菌或真菌等微生物几丁质酶活性，降解自身细胞壁几丁质，损伤细胞壁，从而引起细胞裂解[9]。目前已有许多学者研究发现CS的抗菌性受CS的来源、脱乙酰度、分子质量、浓度等的影响较明显，同时环境的pH值、含水量、溶剂等外在因素对CS的抗菌能力也存在显著的影响[23]。

3.4 促进愈合

近年来，由于其低毒性、生物降解性和优异的止血性能，CS及其衍生物被认为是一种潜在的、理想的促进伤口愈合的材料[18，24]。伤口愈合是一个动态过程，涉及许多分子和细胞，如介质、细胞外基质、成纤维细胞和巨噬细胞等。在伤口愈合的不同阶段，CS发挥不同的作用。在创面修复的炎症期，CS能加速多形核白细胞、中性粒细胞、巨噬细胞等炎症细胞的浸润和附着，促进细胞迁移，刺激肉芽组织的形成，在肉芽肿性炎症中发挥重要作用[24]。在创面修复的纤维增生或增殖阶段，CS能促使成纤维细胞分泌白介素-8，刺激移行的巨噬细胞分泌与组织修复有关的调节因子，推动成纤维细胞和内皮细胞的增殖和迁移[18]；协助创伤部位胶原有序沉积，并提高创面天然透明质酸合成水平[16]。在创面修复的瘢痕形成和组织重塑期，CS中存在的N-乙酰葡糖胺是真皮组织的主要成分，对瘢痕组织的修复至关重要。CS为皮肤组织的再生提供纤维素基质，促进肉芽组织生成和成熟过程中Ⅲ型胶原的产生，能加快全层皮肤的愈合，阻止瘢痕生成[16]。Wang等[25]比较研究了CS敷料与常规纱布敷料在临床手术出血创面的作用效果，发现CS敷料既能保护创面免受多种微生物的潜在感染，又能提供有益的微生物群以促进皮肤免疫和创面愈合。总之，CS及其衍生物作为创面敷料，在保护创面不受外界环境污染和感染、维持创面周围湿润环境、加快创面闭合速度、缩短愈合时间等方面具有很好的潜力。

4 CS复合止血材料

CS的加速止血、抑菌抗菌、生物兼容性、促进愈合、有效镇痛等性质都赋予了它用作止血敷料的良好性能。但CS仅溶于弱酸性溶液，机械强度相对较弱，其溶解度以及在某些功能上存在缺陷，甚至有些会引起炎症反应[26]。CS基复合止血材料是目前新兴的止血材料[11]，通过改性技术引入其他化学成分或物质，以制备出止血性能优异，生物相容性与组织相容性俱佳的止血海绵敷料。Fan等[27]研究开发了一种纤维素/CS复合海绵，该复合海绵止血效果佳，具有良好的生物相容性及抗菌活性，凝固能力优于传统纱布和明胶海绵，在不规则穿透伤口或深度创伤的快速止血方面具有潜在的应用前景。Sakthiguru等[28]通过溶液浇铸法制备了不同比例的CS、明胶和尿囊素组成的生物复合膜，测试了其生物学特性，结果表明：CS/明胶/尿囊素生物复合膜具有良好的血液相容性及生物相容性，出色的抗氧化、抗炎、抗菌等活性，可作为伤口敷料应用的潜在候选材料。He等[29]将中药康复新(kangfuxin，KFX)掺入海藻酸盐(alginate，AG)/羧甲基壳聚糖(carboxymethyl chitosan，CMC)中，开发出多功能复合海绵(AG/CMC/KFX，ACK)，测试了其生物相容性及止血和抗菌性能。在大鼠全层伤口模型，分别用AG海绵、AG/CMC(AC)复合海绵、纱布和含5%、10%、15%KFX不同浓度的ACK进行实验，结果表明：含10%KFX的ACK能显著促进伤口闭合，在全层伤口愈合中有很大的应用前景。目前，已研究和制备出多种CS复合止血材料，由于原料成分、比例、制备工艺等不同而具有不同的特点和应用范围，显示出巨大的研究意义及市场潜力。

5 CS止血敷料应用于TRI术后

5.1 CS止血敷料

近年来，CS止血敷料被广泛用于TRI术后。美国的HemCon公司曾研制的HemCon止血敷料，就是以CS为主要材料制得的。HemCon止血敷料止血效果优异，与伤口的黏合时间为24 h，在极端天气及急救领域均能发挥良好作用。徐美芳[30]将84例TRI术后患者按照1：1随机分为CS组(CS止血敷料+纱布绷带加压包扎)和弹力绷带组(弹力绷带加压包扎)，观察发现CS组的止血时间及血管并发症明显低于弹力绷带组，得出CS止血敷料是一种TRI术后更为安全及有效的止血材料。

5.2 CS止血敷料联合弹力绷带止血

Dai等[31]将600例经TRI术后患者随机分为2组，第1组300例患者采用桡动脉压迫型止血器(TR Band)进行术后止血(CD组)，第2组300例患者则采用CS基垫联合弹力绷带进行压迫止血(CS组)，结果发现CD组术后压迫时间明显长于CS组，CD组和CS组24 h内桡动脉闭塞发生率为11.7%和5.4%，30 d后桡动脉闭塞发生率为10%和5%，由此认为CS基垫与加压装置相比，前者TRI术后止血效果更好，桡动脉闭塞发生率更低，且使用CS基垫可显著降低术后穿刺部位的渗血率。刘志郎等[32]将172例TRI术后的患者随机分为A、B两组，A组采用CS护创海绵联合弹力绷带压迫止血，B组采用TR Band压迫止血。观察发现A、B两组患者在治疗的成功率、满意度及术侧手掌轻度肿胀发生率方面差异无统计学意义(P>0.05)。A组的压迫时间明显短于B组，差异有统计学意义(P<0.01)；A组的术侧手掌中重度肿胀发生率均低于B组，差异有统计学意义(P<0.05)。由此得出CS护创海绵具有操作更方便实用、止血效果更佳、患者舒适度更高、血管并发症更少等特点。Sattar等[33]进行了一项InnoSEAL(儿茶酚偶联CS基垫)联合弹力绷带与单独使用TR Band的随机对照试验，结果发现，与TR Band相比，使用InnoSEAL在TRI术后的桡动脉闭塞率及出血并发症更低。

5.3 CS止血敷料联合止血器止血

索旻等[34]进行了一项CS止血海绵联合旋钮式桡动脉压迫器(观察组)与单独使用旋钮式桡动脉压迫器(对照组)在TRI术后穿刺部位止血效果的对比性研究，结果发现在止血压迫时间及患者满意度方面，观察组明显优于对照组，验证了新型止血材料CS和桡动脉压迫装置联合止血的有效性。Kang等[35]探讨了与单独使用压迫装置相比，在压迫装置上方使用CS基垫的止血效果，将95例TRI术后患者按2:1的比例随机分为研究组(RCD和CS基垫)和对照组(RCD)。观察发现在主要终点止血时间方面，研究组明显低于对照组(P<0.001)，且两组血管并发症发生率均较低。这项研究证实在RCD上使用CS止血敷料可提高止血效果，且无其他并发症。Roberts等[36]将40例接受心导管和/或经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention，PCI)的患者在经桡动脉入路后分为4组：10例患者单独使用TR Band进行机械压迫120 min；另外30例患者分别使用CS止血垫(Clo-SurPlusRadialTM)联合TR Band进行60 min、45 min和30 min的压迫。观察发现单独使用TR Band止血的中位时间为120.5 min，而使用60 min、45 min和30 min的CS止血垫与TR Band联合止血的中位时间分别为60 min、45 min和30 min。与单独使用TR Band相比，CS止血垫与TR Band联合显著缩短了经桡动脉入路术后的止血时间。但因其样本量过小，充气与放气依赖个人经验且未采用盲法，使得很难充分比较4个队列，关于CS止血垫有效性的明确结论还有待进一步证实。最近Anchan等[37]进行了一项关于疏水改性多糖壳聚糖(hm-P)与TR Band在TRI术后联合运用的首次人体临床试验。他们对50例接受诊断性TRI的患者采用hm-P+TR Band的方式进行术后快速止血观察。观察发现这50例患者的中位止血时间为40.5 min(四分位距：38～50 min)，远短于美国桡动脉压迫90～120 min的标准，由此得出在TRI术后应用hm-P+TR Band是安全可靠的，能快速、有效地止血。但该试验样本量小、缺乏对照组、止血方式单一，可考虑在未来设置对照组进一步评估hm-P的止血效果。

6 小结

伴随着社会的发展，中国人的生活水平不断提高，人口老龄化趋势日益明显，冠心病的发生率呈现逐年上升的趋势。PCI是诊治冠心病的重要手段之一，是目前恢复心肌血运再灌注、治疗急性心肌梗死的首选方法。而目前经皮桡动脉穿刺行冠状动脉介入治疗已成为冠状动脉造影及PCI的首选血管通路。随着器械及技术的不断成熟，术后患者舒适度得到了更多的关注，术后止血方式也不断发生改变，由最初的纱布绷带到弹力绷带，再到后来的专用止血器及止血材料与止血器的联合使用。CS是一种可生物降解的、无毒的、无刺激性的多功能材料，2001年美国食品和药物管理局已批准CS在食品和药物使用中是安全的[10]。CS在酸盐状态下可转化为一种理想的止血剂，具有凝血、镇痛、抑菌、促进创伤愈合、抑制瘢痕形成等多种作用。它的主要缺点之一是在水和普通有机溶剂中的溶解度较差，机械性及延展性欠佳，这可通过化学修饰改进或与其他化合物(如AG、纤维素、明胶等)制成复合材料来克服[27-29]。但其过敏反应仍需引起注意，一些患者可能对其过敏，引发皮疹、肿胀、呼吸困难等不良反应[26]。目前，国内外一些相关研究表明止血材料(如CS)与止血器的联合使用受益颇多，但这方面的大样本研究相对较少。CS在医学中的应用已渗透到各个领域，并且其医学价值还在不断挖掘中。因此，在对CS深入研究的同时，可充分利用其自身的优点与特性，将CS的应用与创伤愈合、桡动脉止血器等研究的最新最热研究方向相结合，扩大CS应用的同时，促进新型生物医药材料及新技术的研究与开发，为今后CS在冠状动脉介入治疗术后桡动脉止血的运用和发展提供更加有价值的参考。