《Advanced NanoBiomed Research》：Cold Gas Plasma Induces Platelet Activation and Hemostasis in Native and Anticoagulated Human Blood
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冷气体血浆作为一种非热促凝技术，其止血机制尚未完全阐明。本研究揭示了其在激活血小板、促进止血方面的分子机制，并证实了其即使在氯吡格雷或NOACs抗凝治疗下仍可有效激活血小板，展现出作为外科止血辅助手段的临床转化潜力。
在手术中，如何快速、有效地控制出血，同时最大限度地减少对健康组织的损伤，是外科医生面临的经典挑战。传统的电灼术虽然常用，但会产生热坏死组织，并可能因坏死组织脱落而引发术后出血和感染。尤其对于数量日益增多的、因心血管疾病风险而需长期服用抗凝药物（如氯吡格雷或新型口服抗凝药(NOACs)）的患者，止血管理更为棘手。那么，是否存在一种既能有效止血，又能规避抗凝药物影响、且不对组织造成热损伤的新技术呢？冷气体等离子体（Cold Gas Plasma），一种在接近体温下工作的部分电离气体，因其在伤口愈合、癌症治疗和消毒等领域的应用潜力而备受关注，似乎带来了新的希望。已有研究表明，这种等离子体技术能够在不造成组织坏死的情况下促进血液凝固。但它是如何做到的？背后的分子机制是什么？它能否“绕过”抗凝药物的阻断，为患者提供可靠的止血方案？这些问题的答案，对推动该技术从实验室走向手术台至关重要。近日，一项发表在《Advanced NanoBiomed Research》上的研究，为我们深入揭示了冷气体等离子体通过激活血小板实现止血的奥秘。
为了解答上述问题，研究人员开展了一系列严谨的实验。他们首先从健康志愿者和接受抗凝治疗（氯吡格雷或NOACs）的手术患者体内采集静脉血样本。研究的核心工具是一款经临床批准的大气压氩等离子体射流设备（kINPen），用于处理血液样本。随后，研究人员运用了多种技术手段来评估和分析血浆处理的效果：通过流式细胞术（Flow Cytometry）检测血小板活化标志物（如CD62P）和血小板-白细胞聚集；通过成像流式细胞术定量血小板-血小板聚集；通过转录组学（Transcriptomics）分析（使用安捷伦单色微阵列芯片）探究血小板在基因表达层面的全局变化；通过药理学抑制剂（如靶向布鲁顿酪氨酸激酶(BTK)的LFM-A13和靶向Toll样受体4(TLR4)的Resatorvid）来阻断特定的信号通路，以确定关键调控分子；通过吸收光谱学（Absorption Spectroscopy）分析血红蛋白的氧化状态（如氧合血红蛋白向高铁血红蛋白的转化）；通过光学发射光谱学（OES）定性分析等离子体射流产生的活性物种成分。此外，实验还检测了腺苷二磷酸(ADP)释放、细胞外DNA浓度以及细胞凋亡（Annexin V染色）等指标。
3.1 气体等离子体改变血小板功能并诱导止血
研究人员证实，气体等离子体处理能强烈激活血小板，显著提升其表面活化标志物CD62P的表达。转录组分析发现，在分析的26,621个基因中，有627个基因的表达发生显著变化，这些基因与血小板活化、炎症和氧化应激反应相关。血小板凋亡略有增加，同时伴有显著的ADP释放，但细胞外DNA浓度未显著升高，这提示ADP很可能来源于被裂解的红细胞(RBC)，而非有核细胞，符合选择性红细胞裂解的特征。尽管血小板与死亡白细胞之间的结合强于与活白细胞，但与各类白细胞亚群（如CD4+、CD8+T细胞、单核细胞）的总体聚集水平并未因等离子体处理而发生显著改变。
3.2 BTK和TLR4是气体等离子体诱导血小板活化的介导因子
为了探寻驱动血小板活化的信号通路，研究人员使用了多种通路抑制剂。结果发现，只有抑制布鲁顿酪氨酸激酶(BTK)能够显著降低等离子体诱导的CD62P表达，暗示BTK是此过程的关键信号组分。此外，Toll样受体4(TLR4)的抑制剂Resatorvid也能以浓度依赖的方式减少血小板活化，表明TLR4相关信号也部分参与了调控。然而，直接用血红蛋白刺激血液，或使用抗体阻断TLR4胞外域，均未能抑制血小板活化。这表明TLR4的贡献可能更多通过其胞内衔接蛋白依赖的信号，而非经典的胞外配体结合途径。
3.3 气体等离子体独立于抗氧化剂氧化血红蛋白
吸收光谱分析显示，气体等离子体处理能以时间依赖的方式线性氧化血红蛋白，使其从氧合血红蛋白(oxy-Hb)转变为高铁血红蛋白(met-Hb)。有趣的是，添加多种活性氧清除剂（如过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽等）均不能阻止这种氧化。这说明血红蛋白的氧化很可能是由等离子体产生的、寿命极短的活性物种或次级反应中间体介导的，这些物质作用迅速，传统抗氧化剂难以有效中和。
3.4 气体等离子体处理参数调节血小板活化
研究系统评估了不同处理条件对效果的影响。在氩等离子体中，添加少量氮气(2)可增强血小板活化，而添加氧气(O2)则会降低活化。在氦等离子体中，添加氧气则能显著提升活化水平。血小板活化程度与喷头到样本的距离呈线性负相关，且在较低的载气流速下（此时等离子体射流与液体表面保持导电性接触），活化效果更强。这些发现强调了优化等离子体操作参数（如气体成分、流速、处理距离和时间）对于最大化其促凝效果的重要性。
3.5 气体等离子体介导的血小板活化和聚集在抗凝患者血液中得以维持
这项研究最具临床潜力的发现在于，气体等离子体处理能够有效激活并聚集来自服用氯吡格雷或NOACs的抗凝患者的血小板。尽管在这些患者血液中，由腺苷二磷酸(ADP)（阳性对照）诱导的活化水平普遍较低，但气体等离子体仍能显著提升血小板的CD62P表达。特别是在NOACs治疗的患者样本中，气体等离子体处理还显著增加了血小板的聚集能力。这表明，气体等离子体诱导血小板活化的机制，至少部分地绕过了常规抗血小板或抗凝药物的抑制作用。
研究人员在讨论部分将这些发现置于更广阔的背景下。他们提出，气体等离子体促进止血的核心机制是直接且强效地激活血小板。这一过程受到氧化还原状态和受体依赖性信号通路的共同调控，其中BTK和（在较小程度上）TLR4相关的信号通路扮演了重要角色。转录组变化和抑制剂实验共同指向了炎症小体（特别是NLRP3炎症小体）和免疫信号通路在其中的调制作用。气体等离子体引发的氧化应激和可能由红细胞裂解释放的物质（如钙卫蛋白），可能激活了这些通路。研究还强调，等离子体处理参数（尤其是“导电模式”，即射流与样本直接接触）对其生物效应具有决定性影响，这为设备设计和临床操作提供了关键指导。
本研究最重要的意义在于其潜在的临床转化价值。它系统地阐明了冷气体等离子体作为一种非热、组织保全性促凝方式的作用机制，并首次在抗凝患者血液中验证了其有效性。这意味着，对于因服药而凝血功能受损、手术出血风险高的患者群体，气体等离子体技术有望成为一种安全、有效的辅助止血工具，填补当前临床需求的空白。它避免了传统电灼术的组织热损伤，并可能克服常规抗凝治疗的局限，为外科止血领域带来一种具有广阔前景的创新选择。
