MIT:n insinöörit suunnittelivat tehokkaan, biologisesti yhteensopivan liiman, joka voi sulkea vaurioituneen kudoksen ja pysäyttää verenvuodon. Se on saanut inspiraationsa tahmeasta aineesta, jota närästys tarttuivat kiviin. Luotto: arkistokuvat
Uusi liima, joka jäljittelee tahmeaa ainetta, jota valkeat tarttuvat kiviin, voi tarjota paremman tavan hoitaa traumaa.
MIT:n insinöörit suunnittelivat tehokkaan bioyhteensopivan liiman, joka voi sinetöidä vaurioituneen kudoksen ja pysäyttää verenvuodon.
Vaikka pinta olisi veren peitossa, tämä uusi tahna voi tarttua pintaan ja muodostaa tiiviin sauman noin 15 sekunnissa levittämisen jälkeen. Tutkijat sanovat, että tämä liima voi tarjota tehokkaamman tavan hoitaa traumaa ja auttaa hallitsemaan verenvuotoa leikkauksen aikana.
”Ratkaisemme kiinnittymisongelmaa haastavassa ympäristössä eli ihmisen kudosten kosteassa, dynaamisessa ympäristössä. Samaan aikaan yritämme muuttaa tämän perustiedon todellisiksi tuotteiksi, jotka voivat pelastaa ihmishenkiä", sanoi MIT Machinery Zhao Xuanhe, tekniikan sekä rakennus- ja ympäristötekniikan professori ja yksi tutkimuksen johtavista kirjoittajista.
Christoph Nabzdyk on sydänanestesiologi ja tehohoidon lääkäri Mayo Clinicissä Rochesterissa, Minnesotassa ja vanhempi kirjoittaja artikkelille, joka julkaistiin Nature Biomedical Engineeringissä 9. elokuuta 2021. MIT-tutkija Hyunwoo Yuk ja tohtori Jingjing Wu ovat tutkimuksen päätekijöitä.
Tutkimusryhmä: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Xuanhe Zhao (vasemmalta oikealle), pitelevät kädessään valkosipulin kuorta ja valkosipulikumia hemostaattista voidetta. Luotto: Tutkijan toimittama
Tapan löytäminen verenvuodon pysäyttämiseksi on pitkäaikainen ongelma, mutta sitä ei ole vielä täysin ratkaistu, Zhao sanoi. Ompeleita käytetään yleensä haavojen sulkemiseen, mutta ompeleet ovat aikaa vievä prosessi, jota ensiapuhenkilöt eivät yleensä voi tehdä hätätilanteessa. Sotilailla verenhukka on suurin kuolinsyy trauman jälkeen, kun taas väestössä verenhukka on trauman jälkeen toiseksi yleisin kuolinsyy.
Viime vuosina markkinoilla on ollut aineita, jotka voivat pysäyttää verenvuodon, joita kutsutaan myös hemostaattisiksi aineiksi. Monet niistä koostuvat laastareista, jotka sisältävät hyytymistekijöitä, jotka auttavat veren hyytymistä itsestään. Näistä kuitenkin kestää useita minuutteja tiivisteen muodostamiseen, eivätkä ne aina toimi voimakkaasti vuotavissa haavoissa.
Zhaon laboratorio on ollut sitoutunut ratkaisemaan tämän ongelman useiden vuosien ajan. Vuonna 2019 hänen tiiminsä kehitti kaksipuolisen kudosteipin ja osoitti, että sitä voidaan käyttää kirurgisten viiltojen sulkemiseen. Tämä teippi on saanut inspiraationsa tahmeasta materiaalista, jota hämähäkit käyttävät saalistaan kosteissa olosuhteissa. Se sisältää varautuneita polysakkarideja, jotka voivat imeä vettä pinnalta lähes välittömästi poistaen pieniä kuivia täpliä, joihin liima voi tarttua.
Uuden kudosliiman valmistukseen tutkijat saivat jälleen kerran inspiraatiota luonnosta. Tällä kertaa he kiinnittivät huomionsa äyriäisiin, jotka ovat pieniä äyriäisiä, jotka ovat kiinnittyneet muihin eläimiin, kuten kiviin, veneiden runkoihin ja jopa valaisiin. Nämä pinnat ovat kosteita ja yleensä erittäin likaisia - nämä olosuhteet vaikeuttavat tarttumista.
"Tämä kiinnitti huomiomme", Yuk sanoi. ”Tämä on erittäin mielenkiintoista, koska verenvuotokudoksen sulkemiseksi joudut käsittelemään kosteuden lisäksi myös ulosvirtaavan veren saastumista. Huomasimme, että tämä meriympäristössä elävä olento tekee täsmälleen saman asian kuin meidän on tehtävä käsitelläkseen sitä. Monimutkaiset verenvuotoongelmat."
Tutkijoiden analyysi naamiokumista osoittaa, että sillä on ainutlaatuinen koostumus. Tahmea proteiinimolekyylit, jotka auttavat valkuaisen kiinnittymään pintaan, on suspendoitunut eräänlaiseen öljyyn, joka voi hylkiä vettä ja pinnalla olevia epäpuhtauksia, jolloin tahmea proteiini kiinnittyy tiukasti pintaan.
MIT-tiimi päätti yrittää jäljitellä tätä liimaa säätämällä aiemmin kehittämäänsä liimaa. Tämä viskoosi materiaali koostuu poly(akryylihapoksi) kutsutusta polymeeristä, johon on upotettu orgaaninen yhdiste nimeltä NHS-esteri tarttuvuuden aikaansaamiseksi, kun taas kitosaani on sokeria, joka vahvistaa materiaalia. Tutkijat jäädyttävät tämän materiaalin hiutaleet, jauhavat ne hiukkasiksi ja suspendoivat sitten nämä hiukkaset lääketieteelliseen silikoniöljyyn.
Kun saatu tahna levitetään kostealle pinnalle (kuten veren peittämälle kudokselle), öljy hylkii verta ja muita mahdollisesti läsnä olevia aineita, jolloin viskoosit hiukkaset silloituvat ja muodostavat tiukan haavan. Tutkijoiden hiirillä tekemät testit osoittivat, että 15-30 sekunnin kuluessa liiman levittämisestä varovasti painostaen liima jähmettyi ja lopetti verenvuodon.
Tutkijat sanoivat, että verrattuna tutkijoiden vuonna 2019 suunnittelemaan kaksipuoliseen teippiin, tämän uuden materiaalin etuna on se, että tahna voidaan muotoilla sopimaan epäsäännöllisiin haavoihin ja teippi voi olla sopivampi tiivistysleikkaukseen. Tee viilto tai kiinnitä lääketieteellinen laite kudokseen. "Muovattava tahna voi valua ja sovittaa mihin tahansa epäsäännölliseen muotoon ja tiivisteeseen", Wu sanoi. "Tämä antaa käyttäjille mahdollisuuden sopeutua vapaasti erilaisiin epäsäännöllisen muotoisiin verenvuotohaavoihin."
Sioilla tehdyissä testeissä Nabzdyk ja hänen kollegansa Mayo Clinicistä havaitsivat, että tämä liima voi pysäyttää verenvuodon nopeasti ja että se toimii nopeammin ja tehokkaammin kuin kaupallisesti saatavilla oleva hemostaattinen aine, jota he vertasivat. Se voi toimia jopa silloin, kun sioille annetaan voimakasta verenohennusainetta (hepariinia), jotta veri ei muodosta hyytymiä spontaanisti.
Heidän tutkimuksensa osoittavat, että sinetti pysyy ehjänä useita viikkoja, jolloin kudos voi parantua itsestään, ja liima aiheuttaa vain vähän tulehdusta, joka on samanlainen kuin tällä hetkellä käytettävien hemostaattisten aineiden aiheuttama tulehdus. Liima imeytyy hitaasti kehoon muutamassa kuukaudessa. Jos kirurgin on korjattava haava ensimmäisen levityksen jälkeen, se voidaan poistaa myös etukäteen käyttämällä sitä liuottavaa liuosta.
Tutkijat aikovat nyt testata liimaa suurempiin haavoihin, ja he toivovat tämän osoittavan, että liimaa voidaan käyttää trauman hoitoon. He myös kuvittelivat, että se voisi olla hyödyllistä leikkauksen aikana, mikä vaatii yleensä kirurgilta paljon aikaa verenvuodon hallintaan.
"Olemme teknisesti kykeneviä suorittamaan monia monimutkaisia leikkauksia, mutta kykymme hallita nopeasti erityisen vakavaa verenvuotoa ei ole todella parantunut", Nabzdyk sanoi.
Toinen mahdollinen sovellus on auttaa pysäyttämään verenvuodon. Näille potilaille on asetettu muoviputkia verisuonisiinsa, kuten valtimo- tai keskuslaskimokatetriin tai kehon ulkopuoliseen kalvohapetukseen (ECMO). ECMO:n aikana konetta käytetään potilaan veren pumppaamiseen pois kehosta sen hapettamiseksi. Sitä käytetään potilaiden hoitoon, joilla on vaikea sydämen tai keuhkojen vajaatoiminta. Putki asetetaan tavallisesti useita viikkoja tai kuukausia, ja verenvuoto pistokohdassa voi aiheuttaa infektion.
Viite: "Tahna, joka on saanut inspiraationsa valkosipulista nopeaan ja koagulaatiosta riippumattomaan hemostaattiseen tiivistykseen" Tekijät: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Tiffany L. Sarrafian, Xinyu Mao, Claudia E. Varela, Ellen T. Roche, Leigh G. Griffiths, Christoph S . Nabzdyk ja Xuanhe Zhao, 9. elokuuta 2021, Nature Biomedical Engineering.DOI: 10.1038/s41551-021-00769-y
Tutkijat ovat saaneet rahoitusta MIT Deshpande Centeristä auttaakseen heitä kaupallistamaan liiman, minkä he toivovat saavuttavansa eläinmalleilla tehtyjen lisätutkimusten jälkeen. Tutkimus sai rahoitusta myös National Institutes of Healthilta, National Science Foundationilta ja armeijan tutkimustoimistolta Massachusetts Institute of Technologyn Soldier Nanotechnology Instituten ja Zoll Foundationin kautta.
Ole hyvä ja kaupallista se mahdollisimman pian. Vaimoni tiivisti haavani liimalla. Sting kuin helvetti. No, ehkä olen vauva, kuten hän sanoi aina hakeessaan.
SciTechDaily: Paras tieteen ja teknologian uutisten koti vuodesta 1998. Pysy ajan tasalla viimeisimmistä teknologiauutisista sähköpostitse tai sosiaalisessa mediassa.
Kaiser Permanenten ja CDC:n tutkijoiden 6,2 miljoonan potilaan tutkimus jatkuu 2 vuotta. Liittovaltion ja Caesarsin lääketieteellisten laitosten tutkijat tutkivat terveystietoja…
Postitusaika: 9.9.2021