MIT-ingeniører designet et kraftig, biokompatibelt lim som kan forsegle skadet vev og stoppe blødninger, inspirert av det klebrige stoffet som fjellkjerringer bruker for å feste seg til steiner. Kreditt: arkivbilder
Et nytt lim som etterligner det klebrige stoffet som brukes av stanger for å feste seg til steiner, kan gi en bedre måte å behandle traumer på.
Inspirert av det klebrige stoffet som stanger bruker for å feste seg til steiner, designet MIT-ingeniører et kraftig biokompatibelt lim som kan forsegle skadet vev og stoppe blødninger.
Selv om overflaten er dekket av blod, kan denne nye pastaen feste seg til overflaten og kan danne en tett forsegling innen ca. 15 sekunder etter påføring. Forskere sier at dette limet kan gi en mer effektiv måte å behandle traumer på og bidra til å kontrollere blødninger under operasjonen.
"Vi løser problemet med adhesjon i et utfordrende miljø, det vil si det fuktige, dynamiske miljøet til menneskelig vev. Samtidig prøver vi å transformere denne grunnleggende kunnskapen til virkelige produkter som kan redde liv," sa MIT Machinery Zhao Xuanhe, professor i ingeniørfag og sivil- og miljøteknikk og en av seniorforfatterne av studien.
Christoph Nabzdyk er hjerteanestesilege og intensivlege ved Mayo Clinic i Rochester, Minnesota, og seniorforfatter av artikkelen, som ble publisert i Nature Biomedical Engineering 9. august 2021. MIT-forsker Hyunwoo Yuk og postdoktor Jingjing Wu er hovedforfatterne av studien.
Forskningsgruppe: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Xuanhe Zhao (fra venstre til høyre), som holder hodeskall og tyggegummi hemostatisk salve i hendene. Kreditt: Levert av forsker
Å finne en måte å stoppe blødninger på er et langvarig problem, men det er ennå ikke helt løst, sa Zhao. Suturer brukes vanligvis for å lukke sår, men suturer er en tidkrevende prosess som førstehjelp vanligvis ikke kan gjøre i en nødssituasjon. Blant soldater er blodtap den ledende dødsårsaken etter traumer, mens i befolkningen generelt er blodtap den nest største dødsårsaken etter traumer.
De siste årene har noen materialer som kan stoppe blødninger, også kalt hemostatiske midler, vært på markedet. Mange av disse består av plaster som inneholder koagulasjonsfaktorer som hjelper blodet til å koagulere av seg selv. Disse tar imidlertid flere minutter å danne en forsegling og fungerer ikke alltid på sterkt blødende sår.
Zhaos laboratorium har vært forpliktet til å løse dette problemet i mange år. I 2019 utviklet teamet hans et dobbeltsidig vevstape og viste at det kan brukes til å lukke kirurgiske snitt. Denne tapen er inspirert av det klebrige materialet som brukes av edderkopper for å fange byttedyr under fuktige forhold. Den inneholder ladede polysakkarider som kan absorbere vann fra overflaten nesten umiddelbart, og fjerner små tørre flekker som lim kan feste seg til.
For sitt nye vevslim hentet forskerne nok en gang inspirasjon fra naturen. Denne gangen rettet de oppmerksomheten mot havhoder, som er små krepsdyr knyttet til andre dyr som steiner, båtskrog og til og med hvaler. Disse overflatene er fuktige og vanligvis svært skitne - disse forholdene gjør vedheft vanskelig.
"Dette fanget vår oppmerksomhet," sa Yuk. "Dette er veldig interessant, fordi for å forsegle det blødende vevet, må du håndtere ikke bare fuktigheten, men også forurensningen av blodet som strømmer ut. Vi fant ut at denne skapningen som lever i det marine miljøet gjør akkurat det samme som vi må gjøre for å håndtere den. Komplekse blødningsproblemer."
Forskeres analyse av tyggegummi viser at den har en unik sammensetning. De klebrige proteinmolekylene som hjelper havkaken med å feste seg til overflaten er suspendert i en slags olje, som kan avvise vann og eventuelle forurensninger som finnes på overflaten, slik at det klebrige proteinet festes godt til overflaten.
MIT-teamet bestemte seg for å prøve å etterligne dette limet ved å justere limet de tidligere hadde utviklet. Dette viskøse materialet består av en polymer kalt poly(akrylsyre) som en organisk forbindelse kalt NHS-ester er innebygd i for å gi vedheft, mens kitosan er et sukker som forsterker materialet. Forskere fryser flak av dette materialet, maler dem til partikler og suspenderer deretter disse partiklene i medisinsk silikonolje.
Når den resulterende pastaen påføres en våt overflate (som vev dekket med blod), vil oljen frastøte blod og andre stoffer som kan være tilstede, noe som får de viskøse partiklene til å tverrbindes og danner en tett forsegling på såret. Forskernes tester på mus viste at innen 15 til 30 sekunder etter påføring av limet, forsiktig påført trykk, stivnet limet og sluttet å blø.
Forskerne sa at sammenlignet med den dobbeltsidige tapen designet av forskerne i 2019, er en fordel med dette nye materialet at pastaen kan støpes for å passe uregelmessige sår, og tapen kan være mer egnet for forseglingskirurgi. Lag et snitt eller feste et medisinsk utstyr til vevet. "Den formbare pastaen kan flyte inn i og passe til enhver uregelmessig form og forsegling," sa Wu. "Dette lar brukere fritt tilpasse seg forskjellige uregelmessig formede blødende sår."
I tester utført på griser fant Nabzdyk og kollegene hans ved Mayo Clinic at dette limet kan stoppe å blø raskt, og at det virker raskere og mer effektivt enn det kommersielt tilgjengelige hemostatiske middelet de sammenlignet. Det kan til og med fungere når man gir griser en kraftig blodfortynnende middel (heparin) slik at blodet ikke dannes spontant.
Forskningen deres viser at forseglingen forblir intakt i flere uker, slik at vevet får tid til å gro av seg selv, og limet forårsaker lite betennelse, lik betennelsen forårsaket av de hemostatiske midlene som brukes i dag. Limet vil sakte absorberes i kroppen i løpet av noen måneder. Hvis kirurgen trenger å reparere såret etter den første påføringen, kan det også fjernes på forhånd ved å bruke en løsning som løser det opp.
Forskerne planlegger nå å teste limet på større sår, og de håper dette vil bevise at limet kan brukes til å behandle traumer. De så også for seg at det kan være nyttig under operasjonen, som vanligvis krever at kirurgen bruker mye tid på å kontrollere blødninger.
"Vi er teknisk i stand til å utføre mange komplekse operasjoner, men vår evne til raskt å kontrollere spesielt alvorlige blødninger har egentlig ikke blitt bedre," sa Nabzdyk.
En annen mulig anvendelse er å hjelpe til med å stoppe blødninger. Disse pasientene har plastrør satt inn i blodårene, slik som de som brukes til arterielle eller sentrale venekatetre eller ekstrakorporal membranoksygenering (ECMO). Under ECMO brukes en maskin til å pumpe pasientens blod ut av kroppen for å oksygenere det. Det brukes til å behandle personer med alvorlig hjerte- eller lungesvikt. Røret settes vanligvis inn i flere uker eller måneder, og blødninger på innstikksstedet kan forårsake infeksjon.
Referanse: "Paste inspirert av havkakegummi for rask og koagulasjonsuavhengig hemostatisk forsegling" Forfattere: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Tiffany L. Sarrafian, Xinyu Mao, Claudia E. Varela, Ellen T. Roche, Leigh G. Griffiths, Christoph S . Nabzdyk og Xuanhe Zhao, 9. august 2021, Nature Biomedical Engineering.DOI: 10.1038/s41551-021-00769-y
Forskerne har mottatt midler fra MIT Deshpande Center for å hjelpe dem med å kommersialisere limet, som de håper å oppnå etter ytterligere prekliniske studier på dyremodeller. Forskningen mottok også midler fra National Institutes of Health, National Science Foundation og Office of Army Research gjennom Soldier Nanotechnology Institute ved Massachusetts Institute of Technology og Zoll Foundation.
Vær så snill, vennligst kommersialiser den så snart som mulig. Min kone forseglet såret mitt med lim. Stikk som faen. Vel, kanskje jeg er en baby, som hun sa hver gang hun søkte.
SciTechDaily: Det beste hjemmet for vitenskaps- og teknologinyheter siden 1998. Hold deg oppdatert med de siste teknologinyhetene via e-post eller sosiale medier.
Studien av 6,2 millioner pasienter av Kaiser Permanente og CDC-forskere vil fortsette i 2 år. Forskere fra Federal and Caesars Medical Institutions finkjemmer helsejournaler ...
Innleggstid: 09-09-2021