Инженерите от MIT проектираха мощно, биосъвместимо лепило, което може да запечата наранената тъкан и да спре кървенето, вдъхновено от лепкавата субстанция, която ракулите използват, за да се придържат към скалите. Кредит: стокови снимки
Ново лепило, което имитира лепкавата субстанция, използвана от раковините за залепване към скалите, може да осигури по-добър начин за лечение на травма.
Вдъхновени от лепкавата субстанция, която гривните използват, за да се придържат към скалите, инженерите от MIT проектират мощно биосъвместимо лепило, което може да запечата наранената тъкан и да спре кървенето.
Дори ако повърхността е покрита с кръв, тази нова паста може да прилепне към повърхността и да образува плътно уплътнение в рамките на около 15 секунди след нанасянето. Изследователите казват, че това лепило може да осигури по-ефективен начин за лечение на травма и да помогне за контролиране на кървенето по време на операция.
„Ние решаваме проблема с адхезията в предизвикателна среда, тоест във влажната, динамична среда на човешките тъкани. В същото време ние се опитваме да трансформираме тези основни знания в реални продукти, които могат да спасят животи“, каза Джао Сюанхе, професор по инженерство и гражданско и екологично инженерство и един от старшите автори на изследването.
Кристоф Набздик е сърдечен анестезиолог и лекар по интензивно лечение в клиниката Майо в Рочестър, Минесота и старши автор на статията, публикувана в Nature Biomedical Engineering на 9 август 2021 г. Учен от MIT Hyunwoo Yuk и постдокторант Jingjing Wu са основните автори на изследването.
Изследователска група: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Xuanhe Zhao (от ляво на дясно), държащи в ръцете си черупка от раковина и хемостатичен мехлем за дъвка. Кредит: Предоставен от изследовател
Намирането на начин за спиране на кървенето е дългогодишен проблем, но все още не е напълно разрешен, каза Джао. Шевовете обикновено се използват за затваряне на рани, но шевовете са отнемащ време процес, който хората, които се отзовават, обикновено не могат да направят при спешни случаи. Сред войниците загубата на кръв е водещата причина за смърт след травма, докато в общото население загубата на кръв е втората водеща причина за смърт след травма.
През последните години на пазара се появиха някои материали, които могат да спрат кървенето, наричани още хемостатични средства. Много от тях се състоят от пластири, съдържащи фактори на съсирването, които сами помагат за съсирването на кръвта. Те обаче отнемат няколко минути, за да образуват уплътнение и не винаги действат при силно кървящи рани.
Лабораторията на Джао се е ангажирала с решаването на този проблем от много години. През 2019 г. неговият екип разработи двустранна тъканна лента и показа, че може да се използва за затваряне на хирургически разрези. Тази лента е вдъхновена от лепкавия материал, използван от паяците за улавяне на плячка във влажни условия. Съдържа заредени полизахариди, които могат да абсорбират вода от повърхността почти веднага, премахвайки малки сухи петна, по които лепилото може да залепне.
За новото си лепило за тъкани изследователите отново черпиха вдъхновение от природата. Този път те фокусираха вниманието си върху ракообразни, които са малки ракообразни, прикрепени към други животни като скали, корпуси на лодки и дори китове. Тези повърхности са влажни и обикновено много мръсни - тези условия затрудняват адхезията.
„Това привлече вниманието ни“, каза Юк. „Това е много интересно, защото за да запечатате кървящата тъкан, трябва да се справите не само с влагата, но и със замърсяването на изтичащата кръв. Открихме, че това същество, живеещо в морска среда, прави точно същото нещо, което ние трябва да направим, за да се справим с него. Сложни проблеми с кървенето."
Анализът на изследователите на дъвка от раковина показва, че тя има уникален състав. Лепкавите протеинови молекули, които помагат на рака да се прикрепи към повърхността, са суспендирани в вид масло, което може да отблъсне водата и всякакви замърсители, открити на повърхността, така че лепкавият протеин да е здраво прикрепен към повърхността.
Екипът на MIT реши да се опита да имитира това лепило, като коригира лепилото, което са разработили преди това. Този вискозен материал се състои от полимер, наречен поли(акрилова киселина), в който е вградено органично съединение, наречено NHS естер, за да осигури адхезия, докато хитозанът е захар, която подсилва материала. Изследователите замразяват люспите от този материал, смилат ги на частици и след това суспендират тези частици в медицинско силиконово масло.
Когато получената паста се нанесе върху мокра повърхност (като тъкан, покрита с кръв), маслото ще отблъсне кръвта и други вещества, които може да присъстват, което ще доведе до омрежване на вискозните частици и образуване на плътно уплътнение върху раната. Тестовете на изследователите върху мишки показаха, че в рамките на 15 до 30 секунди след нанасяне на лепилото, леко прилагане на натиск, лепилото се втвърдява и спира да кърви.
Изследователите казаха, че в сравнение с двустранната лента, проектирана от изследователите през 2019 г., едно от предимствата на този нов материал е, че пастата може да бъде формована, за да пасне на неправилни рани, а лентата може да е по-подходяща за запечатване на операция Направете разрез или прикрепете медицинско изделие към тъканта. „Модулната паста може да се влее и да пасне на всяка неправилна форма и уплътнение“, каза Ву. "Това позволява на потребителите свободно да се адаптират към различни кървящи рани с неправилна форма."
При тестове, проведени върху прасета, Nabzdyk и колегите му от клиниката Mayo установиха, че това лепило може да спре кървенето бързо и че работи по-бързо и по-ефективно от наличния в търговската мрежа хемостатичен агент, който те сравняват. Може дори да работи, когато давате на прасетата мощен разредител на кръвта (хепарин), така че кръвта да не образува съсиреци спонтанно.
Техните изследвания показват, че уплътнението остава непокътнато в продължение на няколко седмици, което позволява на тъканта да се излекува сама, а лепилото причинява малко възпаление, подобно на възпалението, причинено от хемостатичните агенти, използвани в момента. Лепилото ще се абсорбира бавно в тялото в рамките на няколко месеца. Ако хирургът трябва да възстанови раната след първоначалното приложение, тя може също да бъде отстранена предварително, като се използва разтвор, който я разтваря.
Сега изследователите планират да тестват лепилото върху по-големи рани и се надяват това да докаже, че лепилото може да се използва за лечение на травми. Те също така предвидиха, че може да бъде полезно по време на операция, която обикновено изисква хирургът да отдели много време за контролиране на кървенето.
„Технически сме способни да извършваме много сложни операции, но способността ни бързо да контролираме особено тежкото кървене не се е подобрила“, каза Набздик.
Друго възможно приложение е да помогне за спиране на кървенето. Тези пациенти имат пластмасови тръбички, поставени в кръвоносните им съдове, като тези, използвани за артериални или централни венозни катетри или екстракорпорална мембранна оксигенация (ECMO). По време на ECMO се използва машина за изпомпване на кръвта на пациента от тялото, за да се насити с кислород. Използва се за лечение на хора с тежка сърдечна или белодробна недостатъчност. Тръбата обикновено се поставя за няколко седмици или месеци и кървенето на мястото на поставяне може да причини инфекция.
Справка: „Паста, вдъхновена от дъвка от раковина за бързо и независимо от коагулацията хемостатично запечатване“ Автори: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Tiffany L. Sarrafian, Xinyu Mao, Claudia E. Varela, Ellen T. Roche, Leigh G. Griffiths, Christoph S Nabzdyk и Xuanhe Zhao, 9 август 2021 г., Nature Biomedical Engineering.DOI: 10.1038/s41551-021-00769-y
Изследователите са получили финансиране от MIT Deshpande Center, за да им помогнат да комерсиализират лепилото, което се надяват да постигнат след допълнителни предклинични проучвания върху животински модели. Изследването също получи финансиране от Националните здравни институти, Националната научна фондация и Службата за армейски изследвания чрез Института по нанотехнологии на войниците към Масачузетския технологичен институт и фондация Zoll.
Моля, моля, комерсиализирайте го възможно най-скоро. Жена ми залепи раната ми с лепило. Ужилване като ад. Е, може би съм бебе, както тя казваше всеки път, когато кандидатстваше.
SciTechDaily: Най-добрият дом на новините от науката и технологиите от 1998 г. Бъдете в крак с най-новите технологични новини чрез имейл или социални медии.
Проучването на 6,2 милиона пациенти от Kaiser Permanente и изследователи от CDC ще продължи 2 години. Изследователи от федералните и медицинските институции на Цезарс преглеждат здравните досиета...
Време за публикуване: 09.09.2021 г