Инженеры Массачусетского технологического института разработали мощный биосовместимый клей, который может герметизировать поврежденные ткани и останавливать кровотечение, вдохновившись липким веществом, которое ракушки используют для прилипания к камням. Кредит: стоковые фотографии
Новый клей, имитирующий липкое вещество, используемое ракушками для прилипания к камням, может обеспечить лучший способ лечения травм.
Вдохновленные липким веществом, которое ракушки используют для прилипания к камням, инженеры Массачусетского технологического института разработали мощный биосовместимый клей, который может склеивать поврежденные ткани и останавливать кровотечение.
Даже если поверхность покрыта кровью, эта новая паста может прилипнуть к поверхности и образовать плотное уплотнение в течение примерно 15 секунд после нанесения. Исследователи говорят, что этот клей может обеспечить более эффективный способ лечения травм и помочь контролировать кровотечение во время операции.
«Мы решаем проблему адгезии в сложной среде, то есть во влажной, динамичной среде человеческих тканей. В то же время мы пытаемся превратить эти базовые знания в реальные продукты, которые могут спасти жизни », - сказал MIT Machinery Чжао Сюаньхэ, профессор инженерных наук, гражданского строительства и охраны окружающей среды и один из ведущих авторов исследования.
Кристоф Набздик - кардиолог-анестезиолог и врач интенсивной терапии в клинике Мэйо в Рочестере, штат Миннесота, и старший автор статьи, опубликованной в журнале Nature Biomedical Engineering 9 августа 2021 года. Научный сотрудник Массачусетского технологического института Хену Юк и научный сотрудник Цзинцзин Ву являются основными авторами исследования.
Исследовательская группа: Хёну Юк, Цзинцзин Ву, Сюаньхэ Чжао (слева направо), держа в руках кровоостанавливающую мазь из ракушек ракушек и десен ракушек. Кредит: предоставлено исследователем
По словам Чжао, поиск способа остановить кровотечение - давняя проблема, но она еще не решена полностью. Швы обычно используются для закрытия ран, но наложение швов - это трудоемкий процесс, который лица, оказывающие первую помощь, обычно не могут сделать в экстренной ситуации. Среди солдат потеря крови является ведущей причиной смерти после травм, в то время как среди населения в целом кровопотеря является второй ведущей причиной смерти после травм.
В последние годы на рынке появились некоторые материалы, которые могут остановить кровотечение, также называемые кровоостанавливающими средствами. Многие из них состоят из пластырей, содержащих факторы свертывания, которые сами по себе способствуют свертыванию крови. Однако они формируют герметичное уплотнение за несколько минут и не всегда действуют на сильно кровоточащие раны.
Лаборатория Чжао много лет занимается решением этой проблемы. В 2019 году его команда разработала двустороннюю тканевую ленту и показала, что ее можно использовать для закрытия хирургических разрезов. На создание этой ленты навеяно клейкий материал, который пауки используют для ловли добычи во влажных условиях. Он содержит заряженные полисахариды, которые могут практически мгновенно впитывать воду с поверхности, удаляя небольшие сухие пятна, к которым может прилипать клей.
При создании нового тканевого клея исследователи снова черпали вдохновение в природе. На этот раз они сосредоточили свое внимание на ракообразных - мелких ракообразных, прикрепленных к другим животным, таким как камни, корпуса лодок и даже киты. Эти поверхности влажные и обычно очень грязные, что затрудняет склеивание.
«Это привлекло наше внимание», - сказал Юк. «Это очень интересно, потому что для герметизации кровоточащих тканей нужно иметь дело не только с влагой, но и с загрязнением вытекающей крови. Мы обнаружили, что это существо, живущее в морской среде, делает то же самое, что и мы, чтобы справиться с ним. Сложные проблемы с кровотечением ».
Проведенный исследователями анализ камеди ракушечника показывает, что она имеет уникальный состав. Молекулы липкого белка, которые помогают ракушкам прикрепляться к поверхности, суспендированы в своего рода масле, которое может отталкивать воду и любые загрязнения, обнаруженные на поверхности, так что липкий белок прочно прикрепляется к поверхности.
Команда Массачусетского технологического института решила попытаться имитировать этот клей, изменив клей, который они разработали ранее. Этот вязкий материал состоит из полимера, называемого поли (акриловой кислотой), в который внедрен органическое соединение, называемое сложным эфиром NHS, для обеспечения адгезии, а хитозан - это сахар, который усиливает материал. Исследователи замораживают хлопья этого материала, измельчают их в частицы, а затем суспендируют эти частицы в медицинском силиконовом масле.
Когда полученная паста наносится на влажную поверхность (например, ткань, покрытую кровью), масло отталкивает кровь и другие вещества, которые могут присутствовать, в результате чего вязкие частицы сшиваются и образуют плотное уплотнение на ране. Тесты исследователей на мышах показали, что в течение 15–30 секунд после нанесения клея и легкого давления клей затвердевает и прекращает кровотечение.
Исследователи заявили, что по сравнению с двусторонней лентой, разработанной исследователями в 2019 году, одним из преимуществ этого нового материала является то, что паста может быть отформована так, чтобы она соответствовала неправильным ранам, а лента может быть более подходящей для хирургической герметизации. прикрепить к ткани медицинское устройство. «Формовочная паста может растекаться и вписываться в любую неправильную форму и уплотнение», - сказал Ву. «Это позволяет пользователям свободно адаптироваться к различным кровоточащим ранам неправильной формы».
В ходе испытаний, проведенных на свиньях, Набздик и его коллеги из клиники Мэйо обнаружили, что этот клей может быстро остановить кровотечение и действует быстрее и эффективнее, чем сравниваемые ими коммерчески доступные кровоостанавливающие средства. Он может работать даже при введении свиньям сильного разжижителя крови (гепарина), чтобы кровь не образовывала спонтанно сгустки.
Их исследования показывают, что уплотнение остается неповрежденным в течение нескольких недель, давая время ткани для заживления самостоятельно, а клей вызывает небольшое воспаление, подобное воспалению, вызываемому кровоостанавливающими средствами, используемыми в настоящее время. Клей медленно впитается в организм в течение нескольких месяцев. Если хирургу необходимо восстановить рану после первого применения, ее также можно удалить заранее, используя раствор, растворяющий ее.
Теперь исследователи планируют испытать клей на более крупных ранах, и они надеются, что это докажет, что клей можно использовать для лечения травм. Они также предположили, что это может быть полезно во время операции, которая обычно требует от хирурга много времени, контролирующего кровотечение.
«Мы технически способны выполнять множество сложных операций, но наша способность быстро контролировать особенно сильные кровотечения на самом деле не улучшилась», - сказал Набздык.
Еще одно возможное применение - остановить кровотечение. Этим пациентам в кровеносные сосуды вставляют пластиковые трубки, например те, которые используются для артериальных или центральных венозных катетеров или экстракорпоральной мембранной оксигенации (ЭКМО). Во время ЭКМО используется аппарат, который перекачивает кровь пациента из тела, насыщая ее кислородом. Он используется для лечения людей с тяжелой сердечной или легочной недостаточностью. Трубка обычно вводится на несколько недель или месяцев, и кровотечение в месте введения может вызвать инфекцию.
Ссылка: «Паста на основе ракушечной жевательной резинки для быстрого и независимого от коагуляции гемостатического уплотнения» Авторы: Хену Юк, Цзинджинг Ву, Тиффани Л. Саррафиан, Синью Мао, Клаудиа Э. Варела, Эллен Т. Рош, Ли Г. Гриффитс, Кристоф С. Набздик и Сюань Хэ Чжао, 9 августа 2021 г., Nature Biomedical Engineering.DOI: 10.1038 / s41551-021-00769-y
Исследователи получили финансирование от Центра Дешпанде Массачусетского технологического института, чтобы помочь им коммерциализировать клей, чего они надеются достичь после дополнительных доклинических исследований на моделях животных. Исследование также получило финансирование от Национальных институтов здравоохранения, Национального научного фонда и Управления армейских исследований через Институт нанотехнологий солдат Массачусетского технологического института и Фонд Золла.
Пожалуйста, коммерциализируйте это как можно скорее. Моя жена заделала мою рану клеем. Жало как в аду. Ну, может, я еще ребенок, как она говорила каждый раз, подавая заявление.
SciTechDaily: лучший источник новостей науки и технологий с 1998 года. Будьте в курсе последних технологических новостей по электронной почте или в социальных сетях.
Исследование 6,2 миллиона пациентов, проведенное Kaiser Permanente и исследователями CDC, будет продолжаться в течение 2 лет. Исследователи из Федерального медицинского учреждения и медицинского учреждения Caesars просматривают медицинские записи ...
Время публикации: сентябрь-09-2021