Inginerii MIT au proiectat un adeziv puternic, biocompatibil, care poate sigila țesutul rănit și poate opri sângerarea, inspirat de substanța lipicioasă pe care o folosesc lipitorii pentru a se lipi de roci. Credit: fotografii de stoc
Un nou adeziv care imită substanța lipicioasă folosită de lipiți pentru a se lipi de roci poate oferi o modalitate mai bună de a trata trauma.
Inspirați de substanța lipicioasă pe care o folosesc lipitorii pentru a se lipi de roci, inginerii MIT au proiectat un adeziv puternic biocompatibil care poate sigila țesutul rănit și poate opri sângerarea.
Chiar dacă suprafața este acoperită de sânge, această nouă pastă poate adera la suprafață și poate forma o etanșare etanșă în aproximativ 15 secunde de la aplicare. Cercetătorii spun că acest adeziv poate oferi o modalitate mai eficientă de a trata traume și de a ajuta la controlul sângerării în timpul intervenției chirurgicale.
„Rezolvăm problema aderenței într-un mediu provocator, adică mediul umed, dinamic al țesuturilor umane. În același timp, încercăm să transformăm aceste cunoștințe de bază în produse reale care pot salva vieți”, a spus MIT Machinery Zhao Xuanhe, profesor de inginerie și inginerie civilă și de mediu și unul dintre autorii principali ai studiului.
Christoph Nabzdyk este anestezist cardiac și medic de terapie intensivă la Clinica Mayo din Rochester, Minnesota, și autorul principal al lucrării, care a fost publicată în Nature Biomedical Engineering pe 9 august 2021. Cercetătorul MIT Hyunwoo Yuk și coleg postdoctoral Jingjing Wu sunt autorii principali ai studiului.
Grup de cercetare: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Xuanhe Zhao (de la stânga la dreapta), ținând în mâini un unguent hemostatic din coajă de lipa și gumă de lipa. Credit: oferit de cercetător
Găsirea unei modalități de a opri sângerarea este o problemă de lungă durată, dar nu a fost încă rezolvată complet, a spus Zhao. Suturile sunt de obicei folosite pentru a închide rănile, dar suturile sunt un proces care consumă mult timp pe care primii respondenți nu îl pot face în caz de urgență. Printre soldați, pierderea de sânge este principala cauză de deces după traumatism, în timp ce în populația generală, pierderea de sânge este a doua cauză de deces după traumatism.
În ultimii ani au apărut pe piață unele materiale care pot opri sângerarea, numite și agenți hemostatici. Multe dintre acestea constau în plasturi care conțin factori de coagulare care ajută la coagularea sângelui de la sine. Cu toate acestea, acestea durează câteva minute pentru a forma o etanșare și nu funcționează întotdeauna pe rănile care sângerează puternic.
Laboratorul lui Zhao s-a angajat să rezolve această problemă de mulți ani. În 2019, echipa sa a dezvoltat o bandă de țesut cu două fețe și a arătat că poate fi folosită pentru a închide inciziile chirurgicale. Această bandă este inspirată din materialul lipicios folosit de păianjeni pentru a prinde prada în condiții umede. Conține polizaharide încărcate care pot absorbi apa de la suprafață aproape imediat, îndepărtând micile pete uscate de care se poate lipi lipiciul.
Pentru noul lor adeziv pentru țesuturi, cercetătorii s-au inspirat din nou din natură. De data aceasta, ei și-au concentrat atenția asupra lipacelor, care sunt mici crustacee atașate de alte animale, cum ar fi stâncile, corpurile de bărci și chiar balenele. Aceste suprafețe sunt umede și de obicei foarte murdare - aceste condiții fac aderența dificilă.
„Acest lucru ne-a atras atenția”, a spus Yuk. „Acest lucru este foarte interesant, deoarece pentru a sigila țesutul care sângerează, trebuie să faci față nu numai umidității, ci și poluării sângelui care curge afară. Am descoperit că această creatură care trăiește în mediul marin face exact același lucru pe care trebuie să-l facem noi pentru a-i face față. Probleme complexe de sângerare.”
Analiza cercetătorilor asupra gumei de lipită arată că are o compoziție unică. Moleculele de proteină lipicioasă care ajută lipiciul să se atașeze la suprafață sunt suspendate într-un fel de ulei, care poate respinge apa și orice contaminanți găsiți la suprafață, astfel încât proteina lipicioasă să fie ferm atașată de suprafață.
Echipa MIT a decis să încerce să imite acest adeziv ajustând adezivul pe care l-au dezvoltat anterior. Acest material vâscos constă dintr-un polimer numit poli(acid acrilic) în care este încorporat un compus organic numit ester NHS pentru a asigura aderența, în timp ce chitosanul este un zahăr care întărește materialul. Cercetătorii îngheață fulgii acestui material, îi macină în particule și apoi suspendă aceste particule în ulei de silicon de calitate medicală.
Când pasta rezultată este aplicată pe o suprafață umedă (cum ar fi țesutul acoperit cu sânge), uleiul va respinge sângele și alte substanțe care pot fi prezente, determinând particulele vâscoase să se reticuleze și să formeze o etanșare etanșă pe rană. Testele cercetătorilor pe șoareci au arătat că în 15 până la 30 de secunde după aplicarea lipiciului, aplicând ușor presiune, lipiciul s-a solidificat și a oprit sângerarea.
Cercetătorii au spus că, în comparație cu banda cu două fețe concepute de cercetători în 2019, un avantaj al acestui nou material este că pasta poate fi modelată pentru a se potrivi rănilor neregulate, iar banda poate fi mai potrivită pentru operațiile de etanșare. Faceți o incizie sau atașați un dispozitiv medical la țesut. „Pasta modelabilă poate curge și se poate potrivi în orice formă și etanșare neregulată”, a spus Wu. „Acest lucru permite utilizatorilor să se adapteze liber la diferite răni sângerânde de formă neregulată.”
În testele efectuate pe porci, Nabzdyk și colegii săi de la Clinica Mayo au descoperit că acest adeziv poate opri sângerarea rapid și că funcționează mai rapid și mai eficient decât agentul hemostatic disponibil comercial pe care l-au comparat. Poate funcționa chiar și atunci când se administrează porcilor un diluant puternic de sânge (heparină), astfel încât sângele să nu formeze cheaguri spontan.
Cercetările lor arată că sigiliul rămâne intact timp de câteva săptămâni, lăsând timp țesutului să se vindece singur, iar lipiciul provoacă o inflamație mică, similară cu inflamația cauzată de agenții hemostatici utilizați în prezent. Adezivul va fi absorbit lent în organism în câteva luni. Dacă chirurgul trebuie să repare rana după aplicarea inițială, aceasta poate fi îndepărtată în prealabil folosind o soluție care o dizolvă.
Cercetătorii intenționează acum să testeze adezivul pe răni mai mari și speră că acest lucru va dovedi că lipiciul poate fi folosit pentru a trata traume. Ei au imaginat, de asemenea, că ar putea fi util în timpul intervenției chirurgicale, care de obicei necesită ca chirurgul să petreacă mult timp controlând sângerarea.
„Suntem capabili din punct de vedere tehnic să efectuăm multe intervenții chirurgicale complexe, dar capacitatea noastră de a controla rapid sângerările deosebit de severe nu sa îmbunătățit cu adevărat”, a spus Nabzdyk.
O altă aplicație posibilă este de a ajuta la oprirea sângerării. Acești pacienți au tuburi de plastic introduse în vasele lor de sânge, cum ar fi cele folosite pentru catetere arteriale sau venoase centrale sau oxigenare cu membrană extracorporală (ECMO). În timpul ECMO, o mașină este folosită pentru a pompa sângele pacientului din corp pentru a-l oxigena. Este utilizat pentru a trata persoanele cu insuficiență cardiacă sau pulmonară severă. Tubul este de obicei introdus timp de câteva săptămâni sau luni, iar sângerarea la locul de inserție poate provoca infecție.
Referință: „Pastă inspirată din guma de barnacle pentru etanșare hemostatică rapidă și independentă de coagulare” Autori: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Tiffany L. Sarrafian, Xinyu Mao, Claudia E. Varela, Ellen T. Roche, Leigh G. Griffiths, Christoph S Nabzdyk și Xuanhe Zhao, 9 august 2021, Nature Biomedical Engineering.DOI: 10.1038/s41551-021-00769-y
Cercetătorii au primit finanțare de la Centrul MIT Deshpande pentru a-i ajuta să comercializeze lipiciul, pe care speră să îl obțină după studii preclinice suplimentare pe modele animale. De asemenea, cercetarea a primit finanțare de la National Institutes of Health, National Science Foundation și Office of Army Research prin intermediul Soldier Nanotechnology Institute de la Massachusetts Institute of Technology și Zoll Foundation.
Vă rugăm să-l comercializați cât mai curând posibil. Soția mea mi-a sigilat rana cu lipici. Intepa ca naiba. Ei bine, poate sunt un copil, așa cum a spus ea de fiecare dată când a aplicat.
SciTechDaily: Cea mai bună casă de știri despre știință și tehnologie din 1998. Fiți la curent cu cele mai recente știri despre tehnologie prin e-mail sau rețele sociale.
Studiul a 6,2 milioane de pacienți de către Kaiser Permanente și cercetătorii CDC va continua timp de 2 ani. Cercetătorii de la Instituțiile Medicale Federale și Caesars analizează dosarele de sănătate...
Ora postării: 09-09-2021