Inženjeri MIT-a dizajnirali su moćan, biokompatibilan lepak koji može zapečatiti povređeno tkivo i zaustaviti krvarenje, inspirisan lepljivom supstancom koju školjke koriste da se zalepe za kamenje. Kredit: slike na zalihama
Novi lepak koji oponaša lepljivu supstancu koju koriste školjke da se zalepe za stene može pružiti bolji način za lečenje traume.
Inspirisani lepljivom supstancom koju školjke koriste da se zalepe za kamenje, inženjeri MIT-a dizajnirali su moćan biokompatibilan lepak koji može zapečatiti povređeno tkivo i zaustaviti krvarenje.
Čak i ako je površina prekrivena krvlju, ova nova pasta može da se zalepi za površinu i može da formira čvrsto zaptivanje u roku od oko 15 sekundi nakon nanošenja. Istraživači kažu da ovaj lepak može pružiti efikasniji način lečenja traume i pomoći u kontroli krvarenja tokom operacije.
„Problem adhezije rešavamo u izazovnom okruženju, odnosno vlažnom, dinamičnom okruženju ljudskih tkiva. Istovremeno, pokušavamo da transformišemo ovo osnovno znanje u prave proizvode koji mogu da spasu živote“, rekao je MIT Machinery Zhao Xuanhe, profesor inženjerstva i građevinarstva i inženjeringa životne sredine i jedan od starijih autora studije.
Kristof Nabzdik je kardijalni anesteziolog i lekar intenzivne nege na klinici Mejo u Ročesteru, Minesota, i stariji autor rada, koji je objavljen u Nature Biomedical Engineering 9. avgusta 2021. Naučnik MIT Hyunwoo Yuk i postdoktorant Jingjing Wu su glavni autori studije.
Istraživačka grupa: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Xuanhe Zhao (s leva na desno), drže u rukama školjku i hemostatsku mast za žvake. Kredit: Obezbedio istraživač
Pronalaženje načina da se zaustavi krvarenje je dugogodišnji problem, ali još nije u potpunosti rešen, rekao je Zhao. Konci se obično koriste za zatvaranje rana, ali šavovi su dugotrajan proces koji osobe koje prvi reaguju obično ne mogu da urade u hitnim slučajevima. Među vojnicima, gubitak krvi je vodeći uzrok smrti nakon traume, dok je u opštoj populaciji gubitak krvi drugi vodeći uzrok smrti nakon traume.
Poslednjih godina na tržištu su se pojavili neki materijali koji mogu da zaustave 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 deluju uvek na ranama koje jako krvare.
Zhaoova laboratorija je posvećena rešavanju ovog problema dugi niz godina. Njegov tim je 2019. razvio dvostranu traku za tkivo i pokazao da se može koristiti za zatvaranje hirurških rezova. Ova traka je inspirisana lepljivim materijalom koji pauci koriste za hvatanje plena u vlažnim uslovima. Sadrži nabijene polisaharide koji mogu da apsorbuju vodu sa površine skoro odmah, uklanjajući male suve tačke za koje se lepak može zalepiti.
Za svoj novi lepak za tkiva, istraživači su ponovo crpili inspiraciju iz prirode. Ovog puta pažnju su usmerili na ljuskare, male ljuskare vezane za druge životinje kao što su stene, trupovi čamaca, pa čak i kitovi. Ove površine su vlažne i obično veoma prljave - ovi uslovi otežavaju prianjanje.
„Ovo nam je privuklo pažnju“, rekao je Juk. „Ovo je veoma interesantno, jer da biste zatvorili tkivo koje krvari, morate da se nosite ne samo sa vlagom, već i sa zagađenjem krvi koja teče. Otkrili smo da ovo stvorenje koje živi u morskom okruženju radi potpuno istu stvar koju mi moramo da uradimo da bismo se suočili sa tim. Složeni problemi sa krvarenjem.”
Istraživačka analiza žvakaće gume pokazuje da ima jedinstven sastav. Molekuli lepljivih proteina koji pomažu da se školjka pričvrsti za površinu suspendovani su u nekoj vrsti ulja, koje može da odbije vodu i sve zagađivače koji se nalaze na površini, tako da je lepljivi protein čvrsto vezan za površinu.
Tim MIT-a odlučio je da pokuša da imitira ovaj lepak prilagođavanjem lepka koji su prethodno razvili. Ovaj viskozni materijal se sastoji od polimera nazvanog poli(akrilna kiselina) u koji je ugrađeno organsko jedinjenje zvano NHS estar da bi se obezbedila adhezija, dok je hitozan šećer koji ojačava materijal. Istraživači zamrzavaju ljuspice ovog materijala, melju ih u čestice, a zatim suspenduju ove čestice u medicinskom silikonskom ulju.
Kada se dobijena pasta nanese na vlažnu površinu (kao što je tkivo prekriveno krvlju), ulje će odbiti krv i druge supstance koje mogu biti prisutne, uzrokujući umrežavanje viskoznih čestica i formiranje čvrstog pečata na rani. Testovi istraživača na miševima pokazali su da se u roku od 15 do 30 sekundi nakon nanošenja lepka, nežno pritiskajući, lepak očvrsnuo i prestao da krvari.
Istraživači su rekli da je u poređenju sa dvostranom trakom koju su istraživači dizajnirali 2019. godine, jedna od prednosti ovog novog materijala to što se pasta može oblikovati tako da odgovara nepravilnim ranama, a traka može biti pogodnija za hiruršku zaptivanje. Napravite rez ili pričvrstiti medicinski uređaj na tkivo. „Pasta koja se može oblikovati može da teče i da se uklopi u bilo koji nepravilan oblik i zaptivanje“, rekao je Vu. "Ovo omogućava korisnicima da se slobodno prilagode raznim ranama koje krvare nepravilnog oblika."
U testovima sprovedenim na svinjama, Nabzdik i njegove kolege na klinici Mejo otkrili su da ovaj lepak može brzo da zaustavi krvarenje i da deluje brže i efikasnije od komercijalno dostupnog hemostatskog agensa koji su upoređivali. Može čak i da deluje kada se svinjama daje snažan razređivač krvi (heparin) tako da krv ne stvara spontano ugruške.
Njihovo istraživanje pokazuje da pečat ostaje netaknut nekoliko nedelja, ostavljajući vreme da se tkivo samo zaleči, a lepak izaziva malo upale, slično upali izazvanoj hemostatskim agensima koji se trenutno koriste. Lepak će se polako apsorbovati u telu u roku od nekoliko meseci. Ako hirurg treba da popravi ranu nakon početne aplikacije, ona se takođe može ukloniti unapred korišćenjem rastvora koji je rastvara.
Istraživači sada planiraju da testiraju lepak na većim ranama i nadaju se da će to dokazati da se lepak može koristiti za lečenje traume. Takođe su predvideli 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 Nabzdik.
Druga moguća primena je da se zaustavi krvarenje. Ovi pacijenti imaju plastične cevi umetnute u krvne sudove, kao što su one koje se koriste za arterijske ili centralne venske katetere ili ekstrakorporalnu membransku oksigenaciju (ECMO). Tokom ECMO-a, mašina se koristi za ispumpavanje krvi pacijenta iz tela da bi je obogatila kiseonikom. Koristi se za lečenje ljudi sa teškom srčanom ili plućnom insuficijencijom. Cev se obično ubacuje nekoliko nedelja ili meseci, a krvarenje na mestu umetanja može izazvati 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. avgust 2021, Prirodno biomedicinsko inženjerstvo.DOI: 10.1038/s41551-021-00769-y
Istraživači su dobili sredstva od MIT Deshpande centra kako bi im pomogli da komercijalizuju lepak, 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 Masačusetsa i Fondacije Zoll.
Molim vas, komercijalizujte ga što je pre moguće. Žena mi je zalepila ranu lepkom. Ubode kao pakao. Pa, možda sam beba, kao što je rekla svaki put kada se prijavila.
SciTechDaily: Najbolji dom vesti iz nauke i tehnologije od 1998. Budite u toku sa najnovijim vestima o tehnologiji putem e-pošte ili društvenih medija.
Proučavanje 6,2 miliona pacijenata od strane istraživača Kaiser Permanentea i CDC-a će se nastaviti 2 godine. Istraživači iz Federalnih i Cezarovih zdravstvenih ustanova prečešljavaju zdravstvene kartone...
Vreme posta: Sep-09-2021