Russian Military Medical Academy ReportsRussian Military Medical Academy ReportsИзвестия Российской Военно-медицинской академии2713-23152713-2323Eco-Vector64179810.17816/rmmar641798Original articlesОригинальные исследованияResearch ArticleEvaluation of the Safety and Efficacy of Chitosan-Based Hemostatic Sponges in a Chronic Large-Animal ModelОценка безопасности и эффективности гемостатических губок на основе хитозана в хроническом эксперименте на крупных животныхhttps://orcid.org/0000-0001-5041-72677060-1221YudinAndrey B.ЮдинАндрей Борисович
Russian Federation

Cand. Sci. (Medicine)

канд. мед. наук

yudin_a73@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9977-65437386-3225NosovArtem M.НосовАртем Михайлович
Russian Federation

Cand. Sci. (Medicine)

канд. мед. наук

artem_svu06@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5966-30264104-5195VolkovaMarina V.ВолковаМарина Викторовна
Russian Federation

Cand. Sci. (Biology)

канд. биол. наук

biotech.volkova@list.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5437-11637549-2959DemchenkoKonstantin N.ДемченкоКонстантин Николаевич
Russian Federation

Cand. Sci. (Medicine)

канд. мед. наук

phantom964@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8495-45033602-4328ZhabinAnatoliy VЖабинАнатолий Валерьевич
Russian Federation

Cand. Sci. (Medicine)

канд. мед. наук

zhabin.anatolij@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0007-9312-38841037-3860ZaychikovDenis A.ЗайчиковДенис Александрович
Russian Federation

Cand. Sci. (Medicine)

канд. мед. наук

dazai@list.ruhttps://orcid.org/0009-0006-6205-142XAndreevNikolai Y.АндреевНиколай Юрьевич
Russian Federation
andreevny02@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0005-8561-5040KovalevskyYan B.КовалевскийЯн Борисович
Russian Federation
ceo.orion@orionchem.ruState Scientific Research Test Institute of the Military MedicineГосударственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины МО РФMilitary Medical AcademyВоенно-медицинская академияChemical company “Orion”Химическая компания «Орион»2505202544119261211202412122024Copyright ©; 2025, Eco-VectorCopyright ©; 2025, Эко-ВекторCopyright ©; 2025,2025Eco-VectorЭко-Векторhttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0https://journals.eco-vector.com/RMMArep/article/view/641798

Background: The development of agents aimed at achieving hemostasis in parenchymal organ bleeding remains one of the current challenges in medicine. Chitosan-based sponges are considered a promising approach to achieving effective hemostasis. The safety of these products was previously demonstrated in a 60-day experiment in rats.

AIM: To evaluate the efficacy and safety of chitosan-based hemostatic sponge samples in a standardized liver trauma model in pigs during a long-term experiment.

MATERIALS AND METHODS: The study was conducted in three same-sex pigs. A standardized model of intraperitoneal bleeding was created using laparoscopic access, followed by the application of a chitosan-based hemostatic sponge, which was left in the abdominal cavity for the entire duration of the experiment. The animals were observed for 60 days, during which general condition, body weight, and complete blood count were monitored. On day 30, repeat laparoscopy was performed to visually inspect the trauma site. At the end of the observation period, the animals were euthanized.

RESULTS: The hemostatic sponge provided complete hemostasis of parenchymal bleeding, with no recurrence of bleeding. No behavioral abnormalities were observed in animals throughout the entire experiment. Blood parameters remained within reference ranges. On day 30, repeat laparoscopy revealed adhesion formation and encapsulation of the hemostatic sponge in the peritoneal cavity. Histological examination of liver tissue on day 60 revealed an increased number of inflammatory cells at the site of contact with the hemostatic sponge. Maturation of granulomatous connective tissue in the liver was also observed, suggesting active wound healing.

CONCLUSION: The developed chitosan-based hemostatic sponge demonstrated both efficacy and biocompatibility, which allow it to remain in the abdominal cavity throughout medical evacuation. However, subsequent removal is recommended to prevent adhesion formation and potential peritoneal inflammation.

Актуальность. Одной из актуальных задач медицины остается разработка средств для остановки кровотечений из паренхиматозных органов. Для достижения эффективного гемостаза могут быть использованы губки на основе хитозана. Ранее безопасность данных изделий была подтверждена в 60-дневном эксперименте на крысах.

Цель исследования — определить эффективность и безопасность использования образцов гемостатических губок при стандартизированной травме печени у свиней в длительном эксперименте.

Материалы и методы. Исследование проводилось на трех однополых свиньях. Моделирование внутрибрюшного кровотечения с последующим применением гемостатического средства осуществлялось с помощью лапароскопического доступа. После применения губку оставляли в брюшной полости на все время эксперимента. Животные оставались под наблюдением в течение 60 сут. В этот период осуществлялся мониторинг общего состояния, массы тела, показателей общего анализа крови. Через 30 сут проводилась визуальная оценка места травмы путем выполнения повторной лапароскопии. По окончании периода наблюдения животных выводили из эксперимента.

Результаты. Гемостатическая губка обеспечила полную остановку паренхиматозного кровотечения, рецидива не установлено. Отклонений в поведении во время всего эксперимента у животных не выявлено. Отклонений в показателях крови животных не выявлено. Через 30 сут наблюдения при повторной лапароскопии выявлено образование спаек и инкапсулирование гемостатического материала в брюшной полости. По результатам микроскопического анализа гистологических срезов через 60 сут установлено повышенное количество воспалительных клеток в месте контакта губки с тканями печени. Также наблюдалось созревание гранулематозной соединительной ткани печени, что свидетельствует об активном заживлении раны.

Заключение. Разработанная гемостатическая губка обладает эффективностью и биосовместимостью, что позволяет оставлять ее в брюшной полости на все время медицинской эвакуации, однако в дальнейшем губка требует удаления из брюшной полости с целью предотвращения образования спаечного процесса и вероятного развития воспалительной реакции брюшины.

biocompatibilityintraperitoneal bleedinginflammatory responsehemostasischitosan lactatetopical hemostatic agentliver traumaбиосовместимостьвнутрибрюшное кровотечениевоспалительная реакциягемостазлактат хитозанаместное гемостатическое средствотравма печениChizhikov GM, Bezhin AI, Ivanov AV, et al. Experimental study of new drugs of local hemostasis in surgery of liver and spleen. Chelovek i yego zdorov’ye. 2011;(1):19–25. EDN: OIGUJHLipatov BA, Lazarenko SV, Severinov DA, et al. Comparative analysis of efficacy of the new local hemostatic agents. Extreme medicine. 2023;25(4):131–136. EDN: MQYKUS doi: 10.47183/mes.2023.063Samokvalov IM, Golovko KP, Pichugin AA, Denisenko VV. Possibilities of using the method of temporary intracavitary hemostasis in abdominal wounds and injuries. Mediko-biologicheskiye i sotsial’no-psikhologicheskiye problemy bezopasnosti v chrezvychaynykg situatsiyakh. 2010;(4–1):32–38. EDN: QYKMWFLos’ DM, Shapovalov VM, Zotov SV. The use of polymer materials for medical applications. Problemy zdorov’ya i ecologii. 2020; 64(2):5–13. EDN: MYIMWR doi: 10.51523/2708-6011.2020-17-2-1Bruckner BA, Blau LN, Rodriguez L, et al. Microporous polysaccharide hemosphere absorbable hemostat use in cardiothoracic surgical procedures. J Cardiothorac Surg. 2014;9:1–7. doi: 10.1186/s13019-014-0134-4Zabivalova NM, Yudin AB. The main mechanisms of the hemostatic action of chitosan (literature review). In: Prikladnyye voprosy voyennoy meditsiny. Vserossiyskaya mezhvedomstvennaya nauchno-practicheskaya konferentsiya. 2021 Sept 21–23, St. Petersburg. Saint Petersburg, 2021. P. 226–232. EDN: TBXCZRQuyang Q, Hou T, Li C. et al. Construction of a composite sponge containing tilapia peptides and chitosan with improved hemostatic performance. Int J Biol Macromol. 2019;139:719–729. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2019.07.163Khan MA, Mujahid M. A review on recent advances in chitosan based composite for hemostatic dressings. Int J Biol Macromol. 2019;124:138–147. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2018.11.045Wang YW, Liu CC, Cherng JH, et al. Biological effects of chitosan-based dressing on hemostasis mechanism. Polymers. 2019;11(11):1906. doi: 10.3390/polym11111906Lewis KM, Li Q, Jones DS, et al. Development and validation of an intraoperative bleeding severity scale for use in clinical studies of hemostatic agents. Surgery. 2017;161(3):771–781. doi: 10.1016/j.surg.2016.09.022Kasimov RR, Makhnovskiy AI, Minnullin RI, et al. Medical evacuation: organization and transportability criteria for petients with severe injury. Polytrauma. 2018;(4):14–21. EDN: VPJISYNosov AM, Bondarenko AA, Katretskaya GG, et al. Study of general toxic effect in rats during implantation of a hemostatic agent based on chitosan. Extreme medicine. 2024;26(4):49–57. EDN: GUUAMI doi: 10.47183/mes.2024-26-4-49-57Volkova MV, Nosov AM, Golovko KP, et al. Characteristics of chitosan lactate suitable for stopping intracavitary bleeding. Biotechnologia. 2024;40(3):88–94. EDN: BXKZDH doi: 10.56304/S0234275824030098Segura-Sampedro JJ, Pineno-Flores C, Craus-Miguel A, et al. New hemostatic device for grade IV–V liver injury in porcine model: a proof of concept. World J Emerg Surg. 2019;14:58. doi: 10.1186/s13017-019-0277-7Pusateri AE, McCarthy SJ, Gregory KW, et al. Effect of a chitosan-based hemostatic dressing on blood loss and survival in a model of severe venous hemorrhage and hepatic injury in swine. J Trauma. 2003;54(1):177–182. doi: 10.1097/00005373-200301000-00023Lipatov VA, Lazarenko SV, Sotnikov KA, et al. To the issue of methodology of comparative study of the degree of hemostatic activity of topical hemostatic agents. Novosti Khirurgii. 2018;26(1):81–95. EDN: NRIUHJ doi: 10.18484/2305-0047.2018.1.81.Xie H, Lucchesi L, Teach JS, Virmani R. Long-term outcomes of a chitosan hemostatic dressing in laparoscopic partial nephrectomy. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2012;100(2):432–436. doi: 10.1002/jbm.b.31966Zhu Y, Zhang Y, Zhou Y. Application progress of modified chitosan and its composite biomaterials for bone tissue engineering. Int J Mol Sci. 2022;23(12):6574. doi:10.3390/ijms23126574Fourie J, Taute F, du Preez L, De Beer D. Chitosan composite biomaterials for bone tissue engineering — a review. Regen Eng Transl Med. 2022;8:1–21. doi:10.1007/s40883-020-00187-7Mecwan M, Haghniaz R, Najafabadi AH, et al. Thermoresponsive shear-thining hydrogel (T-STH) hemostats for minimally invasive treatment of external hemorrhages. Biomaterials Science. 2023;11(3):949–963. doi: 10.1039/D2BM01559E