MIT inžinieriai sukūrė galingus, biologiškai suderinamus klijus, kurie gali užsandarinti sužalotą audinį ir sustabdyti kraujavimą, įkvėpti lipnios medžiagos, kurią baravykai naudoja klijuoti prie akmenų. Kreditas: atsarginės nuotraukos
Nauji klijai, imituojantys lipnią medžiagą, kurią uolienos naudoja klijuoti prie akmenų, gali būti geresnis būdas gydyti traumas.
Įkvėpti lipnios medžiagos, kurią uolienos naudoja, kad priliptų prie uolų, MIT inžinieriai sukūrė galingus biologiškai suderinamus klijus, kurie gali užsandarinti sužalotus audinius ir sustabdyti kraujavimą.
Net jei paviršius yra padengtas krauju, ši nauja pasta gali prilipti prie paviršiaus ir per maždaug 15 sekundžių po užtepimo gali sudaryti sandarų sandarumą. Mokslininkai teigia, kad šie klijai gali būti veiksmingesnis būdas gydyti traumas ir padėti kontroliuoti kraujavimą operacijos metu.
„Sukibimo problemą sprendžiame sudėtingoje aplinkoje, tai yra drėgnoje, dinamiškoje žmogaus audinių aplinkoje. Tuo pačiu metu mes stengiamės šias pagrindines žinias paversti tikrais produktais, galinčiais išgelbėti gyvybes“, – sakė MIT Machinery Zhao Xuanhe, inžinerijos ir civilinės bei aplinkos inžinerijos profesorius ir vienas iš vyresniųjų tyrimo autorių.
Christophas Nabzdykas yra širdies anesteziologas ir intensyviosios terapijos gydytojas Mayo klinikoje Ročesteryje, Minesotoje, ir vyresnysis straipsnio, kuris buvo paskelbtas Nature Biomedical Engineering 2021 m. rugpjūčio 9 d., autorius. MIT mokslininkas Hyunwoo Yuk ir doktorantūros kolega Jingjing Wu yra pagrindiniai tyrimo autoriai.
Tyrėjų grupė: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Xuanhe Zhao (iš kairės į dešinę), rankose laikantys žievės kiautą ir dantenų hemostazinį tepalą. Kreditas: pateikė tyrėjas
Rasti būdą sustabdyti kraujavimą yra ilgalaikė problema, tačiau ji dar nėra visiškai išspręsta, sakė Zhao. Siūlai dažniausiai naudojami žaizdoms uždaryti, tačiau siūlai yra daug laiko reikalaujantis procesas, kurio pirmieji gelbėtojai paprastai negali atlikti kritiniu atveju. Tarp karių kraujo netekimas yra pagrindinė mirties priežastis po traumos, o bendroje populiacijoje kraujo netekimas yra antra pagrindinė mirties priežastis po traumos.
Pastaraisiais metais kai kurios medžiagos, galinčios sustabdyti kraujavimą, dar vadinamos hemostazinėmis medžiagomis, buvo rinkoje. Daugelį jų sudaro pleistrai, kuriuose yra krešėjimo faktorių, kurie patys padeda krešėti kraujui. Tačiau jos užtrunka kelias minutes, kol susidaro sandariklis, ir ne visada veikia stipriai kraujuojančias žaizdas.
Zhao laboratorija daugelį metų buvo įsipareigojusi išspręsti šią problemą. 2019 m. jo komanda sukūrė dvipusę audinių juostą ir parodė, kad ją galima naudoti chirurginiams pjūviams uždaryti. Ši juosta įkvėpta lipnios medžiagos, kurią vorai naudoja grobiui gaudyti drėgnomis sąlygomis. Jame yra įkrautų polisacharidų, kurie beveik iš karto gali sugerti vandenį nuo paviršiaus, pašalindami mažas sausas dėmes, prie kurių gali prilipti klijai.
Savo naujiems audinių klijams mokslininkai dar kartą įkvėpė gamtos. Šį kartą jie sutelkė dėmesį į vėgėlę – mažus vėžiagyvius, prisirišusius prie kitų gyvūnų, pavyzdžiui, uolų, valčių korpusų ir net banginių. Šie paviršiai yra drėgni ir dažniausiai labai nešvarūs – dėl šių sąlygų sunku sukibti.
"Tai patraukė mūsų dėmesį", - sakė Yuk. „Tai labai įdomu, nes norint užplombuoti kraujuojantį audinį, tenka susitvarkyti ne tik su drėgme, bet ir su ištekančio kraujo užterštumu. Mes nustatėme, kad šis jūrų aplinkoje gyvenantis padaras daro lygiai tą patį, ką turime daryti, kad su ja susidorotume. Sudėtingos kraujavimo problemos.
Tyrėjų atlikta baravykų dervos analizė rodo, kad ji turi unikalią sudėtį. Lipnios baltymų molekulės, padedančios svirnui prisitvirtinti prie paviršiaus, yra suspenduotos tam tikrame aliejuje, kuris gali atstumti vandenį ir bet kokius paviršiuje esančius teršalus, kad lipnus baltymas tvirtai prisitvirtintų prie paviršiaus.
MIT komanda nusprendė pamėginti imituoti šiuos klijus koreguodami anksčiau sukurtus klijus. Šią klampią medžiagą sudaro polimeras, vadinamas poli(akrilo rūgštimi), į kurį įterptas organinis junginys, vadinamas NHS esteriu, kad užtikrintų sukibimą, o chitozanas yra cukrus, kuris sustiprina medžiagą. Tyrėjai užšaldo šios medžiagos dribsnius, susmulkina juos į daleles, o vėliau šias daleles suspenduoja medicininiame silikoniniame aliejuje.
Kai gauta pasta užtepama ant šlapio paviršiaus (pavyzdžiui, krauju padengto audinio), aliejus atstums kraują ir kitas galinčias būti medžiagas, todėl klampios dalelės susijungs ir sandariai uždarys žaizdą. Mokslininkų bandymai su pelėmis parodė, kad per 15–30 sekundžių po klijų užtepimo, švelniai spaudžiant, klijai sustingo ir nustojo kraujuoti.
Tyrėjai teigė, kad lyginant su dvipuse juosta, kurią mokslininkai sukūrė 2019 m., vienas šios naujos medžiagos pranašumų yra tas, kad pasta gali būti suformuota taip, kad tilptų netaisyklingose žaizdose, o juosta gali būti tinkamesnė sandarinimo operacijai. Padarykite pjūvį arba prie audinio pritvirtinkite medicinos prietaisą. „Formuojama pasta gali tekėti į bet kokią netaisyklingą formą ir sandarinti“, - sakė Wu. „Tai leidžia vartotojams laisvai prisitaikyti prie įvairių netaisyklingos formos kraujuojančių žaizdų.
Atlikdami bandymus su kiaulėmis Nabzdykas ir jo kolegos iš Mayo klinikos nustatė, kad šie klijai gali greitai sustabdyti kraujavimą ir kad jie veikia greičiau ir veiksmingiau nei parduodamas hemostazinis agentas, kurį jie palygino. Jis gali veikti net tada, kai kiaulėms duodama stipraus kraujo skiediklio (heparino), kad kraujas spontaniškai nesusidarytų krešulių.
Jų tyrimai rodo, kad antspaudas išlieka nepažeistas kelias savaites, todėl audinys gali išgyti savaime, o klijai sukelia nedidelį uždegimą, panašų į uždegimą, kurį sukelia šiuo metu naudojami hemostaziniai vaistai. Klijai lėtai įsigers į organizmą per kelis mėnesius. Jei chirurgui reikia pataisyti žaizdą po pirminio uždėjimo, ją taip pat galima pašalinti iš anksto, naudojant ją tirpdantį tirpalą.
Dabar mokslininkai planuoja išbandyti klijus ant didesnių žaizdų ir tikisi, kad tai įrodys, kad klijai gali būti naudojami traumoms gydyti. Jie taip pat numatė, kad tai gali būti naudinga atliekant operaciją, kuri paprastai reikalauja, kad chirurgas praleistų daug laiko kontroliuodamas kraujavimą.
„Techniškai esame pajėgūs atlikti daug sudėtingų operacijų, tačiau mūsų galimybės greitai suvaldyti ypač sunkų kraujavimą tikrai nepagerėjo“, – sakė Nabzdyk.
Kitas galimas pritaikymas – padėti sustabdyti kraujavimą. Šiems pacientams į kraujagysles įkišti plastikiniai vamzdeliai, pvz., naudojami arterijų ar centrinių venų kateteriams arba ekstrakorporinės membranos deguonies tiekimui (ECMO). ECMO metu aparatas naudojamas paciento kraujui išpumpuoti iš organizmo, kad jis būtų aprūpintas deguonimi. Jis vartojamas žmonėms, sergantiems sunkiu širdies ar plaučių nepakankamumu. Vamzdis paprastai įkišamas kelias savaites ar mėnesius, o kraujavimas įvedimo vietoje gali sukelti infekciją.
Nuoroda: „Pasta, įkvėpta raukšlių dervos, skirta greitam ir nuo krešėjimo nepriklausomam hemostatiniam sandarinimui“ Autoriai: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Tiffany L. Sarrafian, Xinyu Mao, Claudia E. Varela, Ellen T. Roche, Leigh G. Griffiths, Christoph S . Nabzdyk ir Xuanhe Zhao, 2021 m. rugpjūčio 9 d., Nature Biomedical Engineering.DOI: 10.1038/s41551-021-00769-y
Mokslininkai gavo finansavimą iš MIT Deshpande centro, kad padėtų jiems komercializuoti klijus, kuriuos jie tikisi pasiekti po papildomų ikiklinikinių gyvūnų modelių tyrimų. Tyrimas taip pat buvo finansuojamas iš Nacionalinių sveikatos institutų, Nacionalinio mokslo fondo ir Armijos tyrimų biuro per Masačusetso technologijos instituto karių nanotechnologijų institutą ir Zoll fondą.
Prašome kuo greičiau komercializuoti. Žmona užklijavo mano žaizdą klijais. Stingi kaip pragaras. Na, gal aš esu kūdikis, kaip ji sakydavo kiekvieną kartą kreipusi.
SciTechDaily: geriausi mokslo ir technologijų naujienų namai nuo 1998 m. Sekite naujausias technologijų naujienas el. paštu arba socialiniuose tinkluose.
Kaiser Permanente ir CDC mokslininkų atliktas 6,2 milijono pacientų tyrimas tęsis 2 metus. Federalinių ir Cezario medicinos įstaigų mokslininkai nagrinėja sveikatos įrašus...
Paskelbimo laikas: 2021-09-09