新一代人造血小板来了！研究 10 年迎来新进展，可更快止血或将医用

血小板，是血液中不可或缺的组成部分，循环血液中的血小板一般处于静止状态，当血管破裂时会大量聚集，在止血过程中发挥着重要作用。当前，使用供体来源的血小板输血治疗出血性疾病面临着很大挑战，因为它们的可用性有限，污染风险高，且保质期短（5～7 天）。人造的血小板模拟物可以通过模拟血小板的粘附、聚集和促凝血功能来解决这些挑战。

2022 年 1 月 26 日，来自美国凯斯西储大学生物医学工程系的 Anirban Sen Gupta 团队在 Science Translational Medicine 上发表了题为 Platelet-mimicking procoagulant nanoparticles augment hemostasis in animal models of bleeding 的研究性论文，开发了新一代人工血小板，可以更快地止血。

在过去十年中，Sen Gupta 和他的团队开创了人造血小板系统的研究，致力于推进治疗技术，应用于止血、溶栓和炎症。

图片来源：Science Translational Medicine

研究内容

设计和表征 PPNs

首先，研究者使用人血浆在体外测试了血小板模拟促凝剂纳米颗粒（Platelet-mimicking procoagulant nanoparticles, PPNs），并证明了纤溶酶触发的磷脂酰丝氨酸暴露，以及由此产生的 PPN 表面凝血因子的组装。

图片来源：Science Translational Medicine

PPNs 在体外改善血凝块形成

用富含血小板的人血浆用作阳性对照，并与仅含有约 5000 个血小板/μl 的血小板耗尽血浆进行比较。富含血小板的人血浆达到凝血酶峰值的时间约为 15 分钟，而缺少血小板的血浆则增加到约 30 分钟。在血小板减少的血浆中添加对照纳米颗粒仅将凝血酶峰值略微降低至约 25 分钟。向血小板减少的血浆中添加含 DSPS（Distearoyl Phosphatidylserine）且表面暴露有磷脂酰丝氨酸 (PS) 的 PPN，可以显著减少达到凝血酶峰值的时间。

对凝血酶生成峰值和内源性凝血酶电位的分析表明，与富含血小板的人血浆相比，血小板减少血浆中凝血酶生成的这些特征显著降低。添加 PS 暴露的 PPN 显著改善了这些参数。以上数据表明，暴露在 PPN 表面的磷脂酰丝氨酸可以恢复和增强血小板耗尽的人血浆中的凝血酶生成。

图片来源：Science Translational Medicine

PPNs 增加纤维蛋白的产生并减少凝块溶解

与对照纳米颗粒相比，添加 PS 的 PPN 会显著延迟纤维蛋白溶解，PPN 通过与活化的血小板共定位有效地掺入血凝块中。PPN 处理的血浆显示纤维蛋白 D-二聚体值降低，进一步证实了 PPN 减少凝块溶解的能力。

在添加或不添加 PPN 的情况下，将 tPA（tissue plasminogen activator）添加到人全血中进行血栓弹力图研究。添加 tPA 在 30 min 内显著降低最大凝块硬度（MCF），而不影响凝块形成时间（CFT），表明纤维蛋白溶解增加。研究者接下来评估了 MCF 维持时间作为凝块稳定性的衡量标准。PPN 治疗显著改善了 MCF 维持时间并减少了纤维蛋白溶解。

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PPNs 减少缺乏血小板小鼠的出血

接下来，通过在血小板减少小鼠的尾部横断出血小鼠模型中，监测出血时间，评估 PPN 的止血功效。

正常小鼠出血停止在 175.67 ± 51.4 s，但血小板减少小鼠在 1071 ± 130.8 s 停止出血。用对照纳米颗粒治疗血小板减少小鼠，出血时间可减少到 613.3 ± 134.9 s，PPNs 治疗将出血时间进一步缩短至 404.5 ± 127.9 s。当血小板减少小鼠用同基因血小板治疗时，出血时间减少到 355 ± 131.4 s。通过血红蛋白的分光光度法评估失血分析表明，PPNs 治疗减少了血小板减少小鼠的失血，其效果与用同基因血小板治疗相当。

图片来源：Science Translational Medicine

PPN 增强创伤性出血大鼠模型的止血和存活率

最后，通过 Sprague-Dawley 大鼠的急性肝损伤模型，评估通过尾静脉注射给药的 PPNs 治疗外伤性出血的能力。在该模型中，在治疗后 1 h 测量失血量，并在治疗后 3 h 监测存活率。

在该大鼠模型的早期（损伤后 0～30 min）对血液样本的 D-二聚体和纤溶酶-抗纤溶酶分析，证实了高纤维蛋白溶解。与盐水处理相比，用对照纳米颗粒治疗能够减少失血约 25%，PPNs 治疗进一步减少了约 38% 的失血。

在 3h 的生存分析中，用 PPNs 治疗的受伤大鼠显示 100% 的存活率，而对照纳米颗粒治疗的大鼠显示 80% 的存活率，而用盐水治疗的大鼠显示 60% 的存活率，且荧光图像显示 PPNs 有效地掺入止血凝块中。使用 Carstairs 染色的相应组织学分析表明，与盐水处理或对照纳米颗粒处理的动物相比，PPNs 处理的动物具有更多富含纤维蛋白的凝块。

图片来源：Science Translational Medicine

总结

本研究创建了基于脂质体的 PPN，证明了 PPN 作为血小板替代物的潜力。这项工作重点在于创造下一代模拟血小板的纳米颗粒，该纳米颗粒有助于生成纤维蛋白网，以稳定血栓并帮助止血。

这些有希望的结果表明，这种新的纳米颗粒设计可以进一步提高 Sen Gupta 和他的研究团队在过去十年中一直致力于开发的人造血小板技术的性能。如果在临床试验中被证明安全有效，该技术将推动科学进展，以开发和优化所谓的合成血小板替代物。

领导这项新研究的 Anirban Sen Gupta 教授说，「这是人工血小板技术非常关键的进步，因为这不仅能够帮助减少外伤出血，而且还有助于形成纤维蛋白——一种固定栓塞的蛋白质网，以进一步稳定凝块」。