Inženirji MIT so zasnovali močno, biokompatibilno lepilo, ki lahko zatesni poškodovano tkivo in ustavi krvavitev, navdahnjeno z lepljivo snovjo, ki jo školjke uporabljajo za lepljenje kamnov. Zasluge: fotografije
Novo lepilo, ki posnema lepljivo snov, ki jo uporabljajo školjke za lepljenje kamnov, je lahko boljši način za zdravljenje travme.
Inženirji MIT so navdahnjeni z lepljivo snovjo, ki jo uporabljajo za lepljenje kamnov, zasnovali močno biokompatibilno lepilo, ki lahko zatesni poškodovano tkivo in ustavi krvavitev.
Tudi če je površina prekrita s krvjo, se lahko ta nova pasta oprime površine in tvori tesno tesnilo v približno 15 sekundah po nanosu. Raziskovalci pravijo, da lahko to lepilo zagotovi učinkovitejši način za zdravljenje travme in pomaga nadzorovati krvavitev med operacijo.
»Problem adhezije rešujemo v zahtevnem okolju, torej v vlažnem, dinamičnem okolju človeških tkiv. Hkrati poskušamo to osnovno znanje preoblikovati v resnične izdelke, ki lahko rešujejo življenja,« je dejal Zhao Xuanhe, profesor inženiringa ter gradbenega in okoljskega inženiringa ter eden od vodilnih avtorjev študije MIT Machinery.
Christoph Nabzdyk je srčni anesteziolog in zdravnik intenzivne nege na kliniki Mayo v Rochesterju v Minnesoti in višji avtor članka, ki je bil objavljen v Nature Biomedical Engineering 9. avgusta 2021. Znanstvenik MIT Hyunwoo Yuk in podoktorski sodelavec Jingjing Wu so glavni avtorji študije.
Raziskovalna skupina: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Xuanhe Zhao (od leve proti desni), v rokah držijo školjko in hemostatsko mazilo za dlesni. Zasluge: zagotovil raziskovalec
Iskanje načina za zaustavitev krvavitve je dolgotrajen problem, vendar še ni v celoti rešen, je dejal Zhao. Šivi se običajno uporabljajo za zapiranje ran, vendar so šivi dolgotrajen postopek, ki ga prvi posredovalci običajno ne morejo narediti v nujnih primerih. Med vojaki je izguba krvi glavni vzrok smrti po travmi, medtem ko je v splošni populaciji izguba krvi drugi vodilni vzrok smrti po travmi.
V zadnjih letih so bili na trgu nekateri materiali, ki lahko ustavijo krvavitev, imenovani tudi hemostatična sredstva. Mnogi od teh so sestavljeni iz obližev, ki vsebujejo faktorje strjevanja krvi, ki pomagajo pri strjevanju krvi sami. Vendar pa ti trajajo nekaj minut, da tvorijo tesnilo in ne delujejo vedno pri močno krvavečih ranah.
Zhaov laboratorij je že vrsto let zavezan reševanju tega problema. Leta 2019 je njegova ekipa razvila dvostranski trak za tkivo in pokazala, da se lahko uporablja za zapiranje kirurških rezov. Ta trak je navdihnjen z lepljivim materialom, ki ga pajki uporabljajo za lovljenje plena v vlažnih razmerah. Vsebuje nabite polisaharide, ki lahko skoraj takoj absorbirajo vodo s površine in odstranijo majhne suhe lise, na katere se lepilo lahko oprime.
Za svoje novo lepilo za tkiva so raziskovalci znova črpali navdih iz narave. Tokrat so svojo pozornost usmerili na školjke, ki so majhni raki, pritrjeni na druge živali, kot so skale, trupi čolnov in celo kiti. Te površine so vlažne in običajno zelo umazane – ti pogoji otežujejo oprijem.
"To je pritegnilo našo pozornost," je dejal Yuk. »To je zelo zanimivo, saj se moraš za zatesnitev krvavečega tkiva soočiti ne le z vlago, ampak tudi z onesnaženjem krvi, ki teče ven. Ugotovili smo, da to bitje, ki živi v morskem okolju, počne popolnoma isto stvar, kot jo moramo storiti mi, da se z njim spopademo. Kompleksne težave s krvavitvami."
Raziskovalna analiza žvečilnega dlesni kaže, da ima edinstveno sestavo. Lepljive beljakovinske molekule, ki pomagajo pritrjevanju školjke na površino, so suspendirane v nekakšnem olju, ki lahko odbija vodo in vse onesnaževalce, ki jih najdemo na površini, tako da je lepljiva beljakovina trdno pritrjena na površino.
Ekipa MIT se je odločila, da bo poskusila posnemati to lepilo s prilagoditvijo lepila, ki so ga predhodno razvili. Ta viskozni material je sestavljen iz polimera, imenovanega poli(akrilna kislina), v katerega je vdelana organska spojina, imenovana NHS ester, da zagotovi oprijem, medtem ko je hitozan sladkor, ki ojača material. Raziskovalci zamrznejo kosmiče tega materiala, jih zmeljejo v delce in nato te delce suspendirajo v medicinskem silikonskem olju.
Ko nastalo pasto nanesete na mokro površino (na primer tkivo, prekrito s krvjo), bo olje odgnalo kri in druge snovi, ki so lahko prisotne, kar bo povzročilo, da se viskozni delci zamrežejo in tvorijo tesno tesnilo na rani. Raziskovalni testi na miših so pokazali, da se je v 15 do 30 sekundah po nanosu lepila ob nežnem pritisku lepilo strdilo in prenehalo krvaveti.
Raziskovalci so povedali, da je v primerjavi z dvostranskim trakom, ki so ga oblikovali raziskovalci leta 2019, ena od prednosti tega novega materiala ta, da se pasta lahko oblikuje tako, da se prilega nepravilnim ranam, trak pa je morda bolj primeren za tesnjenje operacij. Naredite rez ali pritrdite medicinski pripomoček na tkivo. "Pasta, ki jo je mogoče oblikovati, se lahko pretaka v katero koli nepravilno obliko in tesnilo," je dejal Wu. "To uporabnikom omogoča, da se prosto prilagajajo različnim krvavečim ranam nepravilne oblike."
V testih, opravljenih na prašičih, so Nabzdyk in njegovi sodelavci na kliniki Mayo ugotovili, da lahko to lepilo hitro ustavi krvavitev ter da deluje hitreje in učinkoviteje kot komercialno dostopno hemostatično sredstvo, ki so ga primerjali. Deluje lahko celo, če prašičem dajete močno sredstvo za redčenje krvi (heparin), tako da kri ne tvori strdkov spontano.
Njihove raziskave kažejo, da pečat ostane nedotaknjen več tednov, kar omogoča čas, da se tkivo samo zaceli, lepilo pa povzroča malo vnetja, podobno vnetju, ki ga povzročajo hemostatična sredstva, ki se trenutno uporabljajo. Lepilo se bo počasi absorbiralo v telesu v nekaj mesecih. Če mora kirurg popraviti rano po prvem nanosu, jo lahko odstranimo tudi vnaprej z raztopino, ki jo raztopi.
Raziskovalci zdaj nameravajo preizkusiti lepilo na večjih ranah in upajo, da bo to dokazalo, da se lepilo lahko uporablja za zdravljenje travm. Predvidevali so tudi, da bi lahko bilo koristno med operacijo, ki običajno zahteva, da kirurg porabi veliko časa za nadzor krvavitve.
"Tehnično smo sposobni izvesti številne zapletene operacije, vendar se naša sposobnost hitrega nadzora nad posebej hudimi krvavitvami v resnici ni izboljšala," je dejal Nabzdyk.
Druga možna uporaba je pomoč pri zaustavitvi krvavitve. Ti bolniki imajo v krvne žile vstavljene plastične cevi, na primer tiste, ki se uporabljajo za arterijske ali centralne venske katetre ali ekstrakorporalno membransko oksigenacijo (ECMO). Med ECMO se uporablja stroj za črpanje pacientove krvi iz telesa, da jo nasiči s kisikom. Uporablja se za zdravljenje ljudi s hudo srčno ali pljučno odpovedjo. Cev se običajno vstavi za več tednov ali mesecev, krvavitev na mestu vstavitve pa lahko povzroči okužbo.
Referenca: »Pasta, ki jo navdihuje gumi ščitk za hitro in koagulativno neodvisno hemostatsko tesnjenje« Avtorji: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Tiffany L. Sarrafian, Xinyu Mao, Claudia E. Varela, Ellen T. Roche, Leigh G. Griffiths, Christoph S Nabzdyk in Xuanhe Zhao, 9. avgust 2021, Narava Biomedicinski inženiring.DOI: 10.1038/s41551-021-00769-y
Raziskovalci so prejeli sredstva od centra MIT Deshpande, da bi jim pomagali komercializirati lepilo, kar upajo, da bodo dosegli po dodatnih predkliničnih študijah na živalskih modelih. Raziskavo so financirali tudi Nacionalni inštituti za zdravje, Nacionalna znanstvena fundacija in Urad za raziskave vojske prek Inštituta za nanotehnologijo Soldier na Tehnološkem inštitutu Massachusetts in Fundacije Zoll.
Prosimo, da ga čim prej komercializirajte. Žena mi je rano zapečatila z lepilom. Pekel kot pekel. No, mogoče sem dojenček, kot je rekla vsakič, ko se je prijavila.
SciTechDaily: Najboljši dom novic o znanosti in tehnologiji od leta 1998. Bodite na tekočem z najnovejšimi tehnološkimi novicami prek e-pošte ali družbenih medijev.
Študija 6,2 milijona bolnikov s strani raziskovalcev Kaiser Permanente in CDC se bo nadaljevala 2 leti. Raziskovalci iz Zvezne in Cesarjeve zdravstvene ustanove prečešejo zdravstvene kartoteke ...
Čas objave: sep-09-2021