本站讯 近日，中国海洋大学海洋生命学院陈西广教授团队在硅藻生物硅紧急止血材料研究领域取得新进展，相关成果以“The Hierarchical Micro-Nano Porous Structure of Diatom Biosilica Induces Selective Absorption and Protease Inhibition for Bleeding Control（硅藻生物硅层级微纳多孔结构引发的选择吸附和蛋白酶抑制实现出血控制）”为题，发表于国际知名期刊ACS Nano。
硅藻生物硅（Diatom Biosilica, DBs），即硅藻细胞壁，由无定型二氧化硅组成，是一种生物制造的天然微纳米无机多孔材料，其独特的微纳米层级多孔结构，不仅能够加速血小板止血栓形成，还可以激活内源性凝血途径，形成稳定血凝块，具有止血速度快，止血性能稳定，可适用于各种活动性伤口等突出优势，是一种理想的紧急止血材料。然而，目前对于DBs的促凝血机制研究局限于材料多孔结构所带来的吸水浓缩作用和凝血激活效应；而对于DBs激活内源性凝血途径的假说，虽已在凝血系统水平上得到多次验证，但仍未获得分子层面的证据支持。
该研究系统揭示了DBs与血液接触后其表面吸附蛋白的演变进程，发现DBs对凝血因子的选择性吸附行为和专一性抑制作用是引发促凝血反应的关键作用机制。基于实验验证和分子模拟结果，发现DBs通过其微纳米层级多孔结构所带来的尺寸筛分效应，实现对抗凝血酶III和α-2抗纤溶酶的高效富集和定向抑制，使血液系统处于高凝状态；其表面硅醇基团可以激活内源性凝血途径相关因子，包括凝血因子V、IX、X、XI和 XII，从而促进凝血反应发生。随后，通过将肝素引入全血中以增强抗凝血酶III活力，证实了DBs的结构界面效应对抗凝血酶III活性的高效抑制作用。最后，建立了血液肝素化的大鼠断尾模型和兔股静脉穿刺模型，从动物水平上进一步评估了DBs在出血性疾病治疗方面的应用潜力。该工作系统的解析了DBs促凝血活性的分子机制，同时也为无机多孔材料的生物活性调控以及新型止血材料的设计提供了新思路。
图1 硅藻生物硅表面血浆吸附蛋白系统解析
图2 硅藻生物硅对抗凝血酶III和α-2抗纤溶酶活性的抑制作用
图3 血液肝素化兔股静脉穿刺模型止血功效评价
中国海洋大学为该论文的第一完成单位，海洋生命学院冯超教授和山东大学齐鲁医院（青岛）邵凯副教授为该论文的共同通讯作者。海洋生命学院2025届博士毕业生苏畅、博士后穆愈之为该论文的共同第一作者。哈尔滨工业大学生命学院杨奎琨教授对本项目给予了大力支持。该研究工作得到了国家自然科学基金项目、山东省自然科学基金、三亚科技“繁星”专项等项目资助。
通讯员：冯超
编辑：刘莅
责任编辑：张慧
