一年前，上海街头发生恶性事件，两名小学生的脖颈被刀砍伤。路人用毛巾堵住他们的伤口试图止血，但毛巾很快被涌出的鲜血浸红，最终没能挽回他们年幼的生命。
大出血每年夺去190万人的生命，快速有效的院前急救措施一直存在空白。浙江大学化学系范杰教授团队近日发明了一件“紧急止血救生衣”:用沸石棉纤维复合物做成的T恤衫，外表与普通T恤没有任何区别，但能在关键时刻能止住喷流的动脉血，为抢救生命赢得时间。
论文A tightly-bonded and flexible mesoporous zeolite-cotton hybrid hemostat4月29日在发表在《自然通讯》杂志，论文第一作者为博士生余丽莎。
生死攸关之际，迅速止血
大动脉出血十分凶险。作为血液从心脏通往各个组织的交通要道，动脉内血液的流速可超过50厘米/秒。一旦发生破裂或损伤，血流喷射而出，短时间内血液大量流失。如果失血量超过1000cc，就有可能危及生命。
出血时，人体会自动启动一套凝血机制，在血小板和凝血因子的共同参与下，血液在伤口处渐渐形成血栓，堵住伤口。“人体的生化反应缓慢而温和。”范杰说，这一速度决定了凝血机制的能力范围：在静脉或毛细血管出血时能够奏效，但像动脉出血如此剧烈的情况，缓慢的凝血进程是微不足道的。此外，包扎、按压等传统急救手段也显单薄，许多大出血患者在等待救援的过程中离开了人世。
现在，浙大教授让这一暗淡的局面重现希望：一件棉T恤，或能救人性命。
图：棉纤维（直径大约25微米）上附着着沸石颗粒（直径5微米）
在电子显微镜下，看似普通的纯棉T恤显露了它与众不同的样貌：一根根棉纤维上附着有许多小圆球，直径在5微米左右。“这些‘圆球’是沸石颗粒，它们和棉纤维共同形成的复合材料，能够快速止住血流。”范杰说。
改造沸石，“化”石成衣
沸石用来止血早已有之。
上世纪80年代末，美国的Frank Hursey博士刮胡子时不小心刮伤了脸，血流不止。那时，他手边恰好有一些看起来像沙子的沸石，他抓起一把就往脸上抹，血很快就止住了。Hursey博士受到启发，开发了一种沸石紧急止血剂并申请了专利。2003年起，装着沸石颗粒的“止血包”已成为美国部队随身标配。但，这还远不是完美的止血剂。一个比较严重的问题是，沸石吸水会产生大量的热，热量会导致伤口温度上升，造成灼伤，影响伤口愈合。
范杰对沸石进行了全面的升级和改造，实现了两项关键突破：一是弄清沸石能迅速止血的分子，过去认为沸石的多孔结构让其吸水性能特别好，但范杰发现这不是关键因素；二是将沸石材料成功地 “长”到棉纤维上，让生产紧急止血毛巾或救生衣成为可能。
图：凝血过程图，沸石具有促进凝血的功能
2015年，范杰课题组发表在《纳米研究》杂志发表文章，在国际上首次揭示了沸石凝血作用的的分子机制：沸石止血不是简单的物理吸附现象，而是发生了化学反应。课题组制备了一种Ca-沸石材料，“我们发现，沸石表面会被血浆蛋白包裹，钙离子能从血液中捕获并活化凝血酶，使其持续工作。”范杰说，得益于此，沸石凝血进程可以从120秒缩短至12秒，具有紧急止血的能力。
随后的几年，科学家重点研究了怎样让这种性能优良的材料长到棉纤维上，他们成功了。沸石晶体紧紧地“抓”住棉纤维表面，不受水洗水冲的影响，即便用超声波也“振”不下来。
军用纱布大PK
“3mm这么细的血管，破裂之后血就像喷泉一样涌出来。”余丽莎第一次做动物实验，是兔子的股动脉止血实验。她用课题组制备的沸石止血纱布按压半分钟后，血完全止住了。
美国作战装备和救护车急救器械中也有“作战纱布”，那是一种用粘土（高岭土）浸渍的纱布的纱布，自2007年问世以来已经应用了将近12年。在实验室的镜头下，课题组做了一组止血纱布大PK，“比武台”选择了挑战更大的猪颈动脉，急速流淌的鲜血让伤口瞬间成为一个血槽（实验用猪重40公斤）：
实验人员将纱布一块接着一块塞入出血口，再进行按压。使用美军战斗纱布的伤口在按压10分钟后，仍然流血不止；而使用沸石-棉纤维复合纱布的伤口，按压5分钟后就已经成功止血，创面不再有鲜血流出。外科医生缝合皮肤窗口后两小时观察，劲动脉血流正常。
图：美军战斗纱布止血10分钟后止血失败
图：沸石止血纱布5分钟后成功止血
“据我们所知，这是第一个原位无模板生长的方法合成的材料，将介孔沸石 CHA（mCHA）生长到棉纤维表面，并使得棉纤维与沸石通过化学键紧密结合。”范杰说，棉纤维本身吸水性好，成本低，可通过编制成适用于不同伤口形状的止血织物，是一种理想的沸石载体。
穿一件T恤，随时随地救援
“即使赤手空拳，也能进行救援。”范杰认为这是院前急救能否成功的关键。很多大出血发生都在非常突然，很意外的情况下，这时人们往往身边没有准备额外的止血工具和材料。在科学家看来，“把沸石‘穿’在身上才是最保险的，才能使随时随地的救援成为可能。”
在非洲，青少年的第一死因是交通意外，由于应急的医疗救治和医疗水平低，许多孩子因为失血过多而离开了人世。“我们希望他们能用上我们的紧急止血救生衣。紧急止血救生衣有望保护他们避免危及生命的伤害，”范杰说，，“沸石的成本很低，做到衣服上，也非常便宜。”
据介绍，紧急止血救生衣将于今年8月问世。也有人认为，还可以用同样的方法制造止血毛巾、止血产品等多种产品，成为户外运动、极限运动、赛车等特殊人群的装备，也可以作为汽车急救装备，在各种交通意外发生时发挥作用。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-09849-9
范杰课题组网址：http://www.chem.zju.edu.cn/jiefan/index.htm
（科学撰稿人：周炜）