Inženjeri MIT-a dizajnirali su snažno, biokompatibilno ljepilo koje može zatvoriti ozlijeđeno tkivo i zaustaviti krvarenje, inspirirano ljepljivom supstancom koju školjke koriste da se zalijepe za kamenje. Kredit: slike dionica
Novo ljepilo koje oponaša ljepljivu supstancu koju koriste školjke za lijepljenje kamenja može pružiti bolji način za liječenje traume.
Inspirirani ljepljivom supstancom koju školjke koriste za lijepljenje kamenja, inženjeri MIT-a dizajnirali su moćno biokompatibilno ljepilo koje može zatvoriti ozlijeđeno tkivo i zaustaviti krvarenje.
Čak i ako je površina prekrivena krvlju, ova nova pasta može prianjati na površinu i može formirati čvrsto brtvljenje u roku od 15 sekundi nakon nanošenja. Istraživači kažu da ovo ljepilo može pružiti efikasniji način liječenja traume i pomoći u kontroli krvarenja tokom operacije.
“Problem adhezije rješavamo u izazovnom okruženju, odnosno vlažnom, dinamičnom okruženju ljudskih tkiva. Istovremeno, pokušavamo da transformišemo ovo osnovno znanje u prave proizvode koji mogu spasiti živote“, rekao je MIT Machinery Zhao Xuanhe, profesor inženjerstva i građevinarstva i inženjerstva zaštite okoliša i jedan od starijih autora studije.
Christoph Nabzdyk je kardijalni anesteziolog i liječnik intenzivne njege na klinici Mayo u Rochesteru, Minnesota, i stariji autor rada, koji je objavljen u Nature Biomedical Engineering 9. avgusta 2021. Naučnik MIT Hyunwoo Yuk i postdoktorski kolega Jingjing Wu su glavni autori studije.
Istraživačka grupa: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Xuanhe Zhao (s lijeva na desno), drže u rukama školjku i hemostatsku mast za žvakaće gume. Zasluge: Omogućio istraživač
Pronalaženje načina da se zaustavi krvarenje je dugogodišnji problem, ali još nije u potpunosti riješen, rekao je Zhao. Konci se obično koriste za zatvaranje rana, ali šavovi su dugotrajan proces koji osobe koje prvi reaguju obično ne mogu učiniti u hitnim slučajevima. Među vojnicima gubitak krvi je vodeći uzrok smrti nakon traume, dok je u općoj populaciji gubitak krvi drugi vodeći uzrok smrti nakon traume.
Posljednjih godina na tržištu su se pojavili neki materijali koji mogu zaustaviti krvarenje, koji se nazivaju i hemostatici. Mnogi od njih se sastoje od flastera koji sadrže faktore zgrušavanja koji pomažu da se krv sama zgruša. Međutim, potrebno je nekoliko minuta da formiraju pečat i ne djeluju uvijek na ranama koje jako krvare.
Zhaoova laboratorija je već dugi niz godina posvećena rješavanju ovog problema. Njegov tim je 2019. razvio dvostranu traku za tkivo i pokazao da se može koristiti za zatvaranje hirurških rezova. Ova traka je inspirisana ljepljivim materijalom koji pauci koriste za hvatanje plijena u vlažnim uvjetima. Sadrži nabijene polisaharide koji mogu apsorbirati vodu s površine gotovo odmah, uklanjajući male suhe mrlje za koje se ljepilo može zalijepiti.
Za svoj novi ljepilo za tkiva, istraživači su ponovo crpili inspiraciju iz prirode. Ovog puta svoju su pažnju usmjerili na školjke, male ljuskare vezane za druge životinje kao što su stijene, trupovi čamaca, pa čak i kitovi. Ove površine su vlažne i obično vrlo prljave - ovi uvjeti otežavaju prianjanje.
"Ovo nam je privuklo pažnju", rekao je Yuk. „Ovo je veoma interesantno, jer da biste zatvorili krvarenje, morate se suočiti ne samo sa vlagom, već i sa zagađenjem krvi koja teče. Otkrili smo da ovo stvorenje koje živi u morskom okruženju radi potpuno isto što i mi moramo da uradimo da bismo se suočili s njim. Složeni problemi s krvarenjem.”
Istraživačka analiza žvakaće gume pokazuje da ima jedinstven sastav. Ljepljivi proteinski molekuli koji pomažu da se ljuskavac pričvrsti za površinu suspendirani su u nekoj vrsti ulja, koje može odbiti vodu i sve onečišćenja koja se nalaze na površini, tako da je ljepljivi protein čvrsto vezan za površinu.
Tim MIT-a odlučio je pokušati imitirati ovo ljepilo prilagođavanjem ljepila koji su prethodno razvili. Ovaj viskozni materijal sastoji se od polimera nazvanog poli(akrilna kiselina) u koji je ugrađeno organsko jedinjenje zvano NHS ester kako bi se osigurala adhezija, dok je hitozan šećer koji ojačava materijal. Istraživači zamrzavaju ljuspice ovog materijala, melju ih u čestice, a zatim suspenduju te čestice u medicinskom silikonskom ulju.
Kada se dobijena pasta nanese na mokru površinu (kao što je tkivo prekriveno krvlju), ulje će odbiti krv i druge supstance koje mogu biti prisutne, uzrokujući umrežavanje viskoznih čestica i stvaranje čvrstog pečata na rani. Testovi istraživača na miševima pokazali su da se u roku od 15 do 30 sekundi nakon nanošenja ljepila, laganog pritiska, ljepilo stvrdnulo i zaustavilo krvarenje.
Istraživači su rekli da je u poređenju s dvostranom trakom koju su istraživači dizajnirali 2019. godine, jedna od prednosti ovog novog materijala to što se pasta može oblikovati tako da stane na nepravilne rane, a traka bi mogla biti prikladnija za zaptivanje operacija. Napravite rez ili pričvrstiti medicinski uređaj na tkivo. „Pasta koja se može oblikovati može teći u bilo koji nepravilan oblik i zaptivanje i uklopiti ga“, rekao je Wu. “Ovo omogućava korisnicima da se slobodno prilagode raznim ranama koje krvare nepravilnog oblika.”
U testovima provedenim na svinjama, Nabzdyk i njegove kolege na klinici Mayo otkrili su da ovaj ljepilo može brzo zaustaviti krvarenje, te da djeluje brže i efikasnije od komercijalno dostupnog hemostatskog sredstva koje su upoređivali. Može djelovati čak i kada se svinjama daje snažan razrjeđivač krvi (heparin) tako da krv ne stvara spontano ugruške.
Njihovo istraživanje pokazuje da pečat ostaje netaknut nekoliko sedmica, ostavljajući vremena da tkivo samo zacijeli, a ljepilo uzrokuje malu upalu, slično upali uzrokovanoj hemostaticima koji se trenutno koriste. Ljepilo će se polako apsorbirati u tijelu u roku od nekoliko mjeseci. Ako kirurg treba da sanira ranu nakon prve primjene, ona se također može ukloniti unaprijed korištenjem otopine koja je rastvara.
Istraživači sada planiraju testirati ljepilo na većim ranama i nadaju se da će to dokazati da se ljepilo može koristiti za liječenje trauma. Takođe su zamislili da bi to moglo biti korisno tokom operacije, koja obično zahteva od hirurga da provede mnogo vremena u kontroli krvarenja.
"Tehnički smo sposobni da izvedemo mnoge složene operacije, ali naša sposobnost da brzo kontrolišemo posebno teško krvarenje nije se zaista poboljšala", rekao je Nabzdyk.
Druga moguća primjena je pomoć u zaustavljanju krvarenja. Ovi pacijenti imaju plastične cijevi umetnute u krvne žile, poput onih koje se koriste za arterijske ili centralne venske katetere ili ekstrakorporalnu membransku oksigenaciju (ECMO). Tokom ECMO-a, mašina se koristi za ispumpavanje pacijentove krvi iz tijela kako bi se oksigenirala. Koristi se za liječenje osoba sa teškim srčanim ili plućnim zatajenjem. Cjevčica se obično ubacuje nekoliko sedmica ili mjeseci, a krvarenje na mjestu umetanja može uzrokovati infekciju.
Referenca: “Pasta inspirisana gumom za brzo hemostatsko zatvaranje nezavisno od koagulacije” Autori: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Tiffany L. Sarrafian, Xinyu Mao, Claudia E. Varela, Ellen T. Roche, Leigh G. Griffiths, Christoph S Nabzdyk i Xuanhe Zhao, 9. kolovoza 2021., Prirodno biomedicinsko inženjerstvo.DOI: 10.1038/s41551-021-00769-y
Istraživači su dobili sredstva od MIT Deshpande centra kako bi im pomogli da komercijaliziraju ljepilo, što se nadaju da će postići nakon dodatnih pretkliničkih studija na životinjskim modelima. Istraživanje je takođe dobilo sredstva od Nacionalnog instituta za zdravlje, Nacionalne naučne fondacije i Kancelarije za istraživanje vojske preko Instituta za nanotehnologiju vojnika na Tehnološkom institutu u Masačusetsu i Fondacije Zoll.
Molim vas, komercijalizirajte ga što je prije moguće. Žena mi je zalijepila ranu ljepilom. Bocka kao pakao. Pa, možda sam beba, kao što je rekla svaki put kada se prijavila.
SciTechDaily: Najbolji dom vijesti iz nauke i tehnologije od 1998. Budite u toku s najnovijim tehnološkim vijestima putem e-pošte ili društvenih medija.
Istraživanje 6,2 miliona pacijenata od strane Kaiser Permanentea i istraživača CDC-a nastavit će se dvije godine. Istraživači iz Federalnih i medicinskih ustanova Cezars češljaju zdravstvene kartone...
Vrijeme objave: Sep-09-2021