Ultra-fast self gelling and wet adhesive hemostatic powder based on chitosan catechol and oxidized hyaluronic acid

Abstract

Hemorrhage is the most common preventable cause of death on a battlefield, and the second leading cause of death in civilians worldwide. Even if the patient survives, restricted oxygen supply to the tissues can lead to serious sequelae by organ failure. Therefore, an effective hemostatic agent with a fast reaction is required for emergent bleeding. Herein, we fabricated a fast gelling and adhesive powder for the hemostatic agent based on Catechol-chitosan(CHI-cat)/oxidized hyaluronic acid(oHA). By absorbing liquid(water, blood, exudates, etc.), the aldehyde group of oHA and the amine group of CHI-cat reacted by the Schiff-base reaction and formed a robust cohesive network in situ. Also, the optimal ratio of the catechol group showed strong adhesion to wet tissues. In the murine and porcine hemorrhage model(in vivo), the adhesive powder rapidly absorbed blood and stopped bleeding. This novel type of hemostatic powder could reduce the risk of the emergent bleeding situations and reduce death.

출혈은 전투상황에서 예방가능한 사망의 주요 원인으로 높은 비중을 차지하고 있다. 뿐만 아니라 매년 전세계적으로 100만명 이상이 출혈로 인해 사망하고 있다. 출혈을 신속하게 처치하지 못할 경우 심각하게는 사망에 이를 수 있으며, 생존하더라도 장시간 조직으로의 산소 공급이 제한되어 장기 부전 등 심각한 후유증을 유발할 수 있다. 따라서 현장응급처치 단계에서의 신속한 지혈이 무엇보다도 중요하다. 본 연구에서는 카테콜-키토산과 산화히알루론산을 기반으로 한 분말형 지혈제를 개발하였다. 키토산의 아민기와 산화히알루론산의 알데하이드기에 의한 시프염기 반응에 의해서 빠르게 겔화되며, 뿐만 아니라 카테콜기 등 다양한 작용기와 조직과의 상호작용을 통해서 습윤한 출혈부위에 안정적으로 부착할 수 있다. 또한 키토산과 결합된 카테콜에 의해서 혈장 단백질과 막을 형성하고, 적혈구와 혈소판을 끌어당기고 활성화 시켜서 지혈과정을 촉진하게 된다. 이러한 지혈효과는 다양한 동물모델을 통해서 입증하였다. 카테콜-키토산과 산화히알루론산 기반의 분말 지혈제는 재난 및 응급상황에서 신속한 지혈을 통해 생존율을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.