Jurutera MIT mereka bentuk gam biokompatibel yang berkuasa yang boleh mengelak tisu yang cedera dan menghentikan pendarahan, diilhamkan oleh bahan melekit yang digunakan teritip untuk melekat pada batu. Kredit: stok gambar
Pelekat baharu yang meniru bahan melekit yang digunakan oleh teritip untuk melekat pada batu mungkin memberikan cara yang lebih baik untuk merawat trauma.
Diinspirasikan oleh bahan melekit yang digunakan teritip untuk melekat pada batu, jurutera MIT mereka bentuk gam biokompatibel yang berkuasa yang boleh mengelak tisu yang cedera dan menghentikan pendarahan.
Walaupun permukaannya diliputi oleh darah, pes baru ini boleh melekat pada permukaan dan boleh membentuk pengedap yang ketat dalam masa kira-kira 15 saat selepas digunakan. Penyelidik mengatakan bahawa gam ini boleh memberikan cara yang lebih berkesan untuk merawat trauma dan membantu mengawal pendarahan semasa pembedahan.
“Kami sedang menyelesaikan masalah lekatan dalam persekitaran yang mencabar, iaitu, persekitaran lembap dan dinamik tisu manusia. Pada masa yang sama, kami cuba mengubah pengetahuan asas ini kepada produk sebenar yang boleh menyelamatkan nyawa,” MIT Machinery Said Zhao Xuanhe, seorang profesor kejuruteraan dan kejuruteraan awam dan alam sekitar dan salah seorang pengarang kanan kajian itu.
Christoph Nabzdyk ialah pakar bius jantung dan pakar perubatan rawatan rapi di Mayo Clinic di Rochester, Minnesota, dan pengarang kanan kertas kerja itu, yang diterbitkan dalam Nature Biomedical Engineering pada 9 Ogos 2021. Saintis penyelidik MIT Hyunwoo Yuk dan rakan pasca doktoral Jingjing Wu merupakan pengarang utama kajian.
Kumpulan penyelidikan: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Xuanhe Zhao (dari kiri ke kanan), memegang kulit teritip dan salap hemostatik gusi teritip di tangan mereka. Kredit: Disediakan oleh penyelidik
Mencari jalan untuk menghentikan pendarahan adalah masalah yang telah lama wujud, tetapi ia masih belum dapat diselesaikan sepenuhnya, kata Zhao. Jahitan biasanya digunakan untuk menutup luka, tetapi jahitan adalah proses yang memakan masa yang biasanya tidak dapat dilakukan oleh responden pertama dalam keadaan kecemasan. Di kalangan askar, kehilangan darah adalah punca utama kematian selepas trauma, manakala dalam populasi umum, kehilangan darah adalah punca utama kematian kedua selepas trauma.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, beberapa bahan yang boleh menghentikan pendarahan, juga dipanggil agen hemostatik, telah berada di pasaran. Kebanyakannya terdiri daripada tompokan yang mengandungi faktor pembekuan yang membantu pembekuan darah dengan sendirinya. Walau bagaimanapun, ini mengambil masa beberapa minit untuk membentuk meterai dan tidak selalu berfungsi pada luka berdarah yang banyak.
Makmal Zhao telah komited untuk menyelesaikan masalah ini selama bertahun-tahun. Pada 2019, pasukannya membangunkan pita tisu dua sisi dan menunjukkan bahawa ia boleh digunakan untuk menutup hirisan pembedahan. Pita ini diinspirasikan daripada bahan melekit yang digunakan oleh labah-labah untuk menangkap mangsa dalam keadaan lembap. Ia mengandungi polisakarida bercas yang boleh menyerap air dari permukaan hampir serta-merta, menghilangkan bintik-bintik kering kecil yang boleh melekat pada gam.
Untuk gam tisu baharu mereka, para penyelidik sekali lagi mendapat inspirasi daripada alam semula jadi. Kali ini, mereka menumpukan perhatian mereka kepada teritip, iaitu krustasea kecil yang melekat pada haiwan lain seperti batu, badan bot dan juga ikan paus. Permukaan ini lembap dan biasanya sangat kotor-keadaan ini menyukarkan lekatan.
"Ini menarik perhatian kami," kata Yuk. “Ini sangat menarik, kerana untuk menutup tisu pendarahan, anda perlu menangani bukan sahaja kelembapan, tetapi juga pencemaran darah yang mengalir keluar. Kami mendapati bahawa makhluk yang hidup di persekitaran marin ini melakukan perkara yang sama seperti yang perlu kami lakukan untuk menanganinya. Masalah pendarahan yang kompleks.”
Analisis penyelidik terhadap gusi teritip menunjukkan bahawa ia mempunyai komposisi yang unik. Molekul protein melekit yang membantu teritip melekat pada permukaan digantung dalam sejenis minyak, yang boleh menangkis air dan sebarang bahan cemar yang terdapat di permukaan, supaya protein melekit itu melekat kuat pada permukaan.
Pasukan MIT memutuskan untuk cuba meniru gam ini dengan melaraskan pelekat yang telah mereka bangunkan sebelum ini. Bahan likat ini terdiri daripada polimer yang dipanggil poli(asid akrilik) di mana sebatian organik yang dipanggil ester NHS tertanam untuk memberikan lekatan, manakala kitosan ialah gula yang menguatkan bahan. Penyelidik membekukan kepingan bahan ini, mengisarnya menjadi zarah, dan kemudian menggantung zarah ini dalam minyak silikon gred perubatan.
Apabila pes yang terhasil disapu pada permukaan basah (seperti tisu yang diliputi darah), minyak akan menangkis darah dan bahan lain yang mungkin ada, menyebabkan zarah likat bersambung silang dan membentuk pengedap yang ketat pada luka. Ujian penyelidik ke atas tikus menunjukkan bahawa dalam masa 15 hingga 30 saat selepas menggunakan gam, dengan menekan perlahan-lahan, gam itu menjadi pejal dan menghentikan pendarahan.
Para penyelidik berkata, berbanding pita dua sisi yang direka oleh penyelidik pada 2019, satu kelebihan bahan baharu ini ialah pes boleh dibentuk agar sesuai dengan luka yang tidak teratur, dan pita itu mungkin lebih sesuai untuk pembedahan pengedap. Buat hirisan atau pasangkan alat perubatan pada tisu. "Pes boleh acuan boleh mengalir ke dalam dan sesuai dengan sebarang bentuk dan meterai yang tidak teratur," kata Wu. "Ini membolehkan pengguna bebas menyesuaikan diri dengan pelbagai luka pendarahan yang berbentuk tidak teratur."
Dalam ujian yang dijalankan ke atas babi, Nabzdyk dan rakan-rakannya di Mayo Clinic mendapati bahawa gam ini boleh menghentikan pendarahan dengan cepat, dan ia berfungsi lebih cepat dan lebih berkesan daripada agen hemostatik yang tersedia secara komersial yang mereka bandingkan. Ia juga boleh berfungsi apabila memberi penipisan darah yang kuat (heparin) kepada babi supaya darah tidak membentuk bekuan secara spontan.
Penyelidikan mereka menunjukkan bahawa meterai kekal utuh selama beberapa minggu, membenarkan masa untuk tisu sembuh dengan sendirinya, dan gam menyebabkan sedikit keradangan, sama seperti keradangan yang disebabkan oleh agen hemostatik yang sedang digunakan. Gam akan perlahan-lahan diserap dalam badan dalam masa beberapa bulan. Jika pakar bedah perlu membaiki luka selepas penggunaan awal, ia juga boleh dikeluarkan terlebih dahulu dengan menggunakan larutan yang melarutkannya.
Para penyelidik kini merancang untuk menguji gam pada luka yang lebih besar, dan mereka berharap ini akan membuktikan bahawa gam itu boleh digunakan untuk merawat trauma. Mereka juga membayangkan bahawa ia mungkin berguna semasa pembedahan, yang biasanya memerlukan pakar bedah menghabiskan banyak masa untuk mengawal pendarahan.
"Kami secara teknikalnya mampu melakukan banyak pembedahan yang kompleks, tetapi keupayaan kami untuk mengawal pendarahan terutamanya teruk dengan cepat tidak benar-benar bertambah baik," kata Nabzdyk.
Satu lagi aplikasi yang mungkin adalah untuk membantu menghentikan pendarahan. Pesakit ini mempunyai tiub plastik yang dimasukkan ke dalam saluran darah mereka, seperti yang digunakan untuk kateter vena arteri atau pusat atau pengoksigenan membran extracorporeal (ECMO). Semasa ECMO, mesin digunakan untuk mengepam darah pesakit keluar dari badan untuk mengoksigenkannya. Ia digunakan untuk merawat orang yang mengalami kegagalan jantung atau paru-paru yang teruk. Tiub ini biasanya dimasukkan selama beberapa minggu atau bulan, dan pendarahan di tapak sisipan boleh menyebabkan jangkitan.
Rujukan: "Tampal yang diilhamkan oleh gusi teritip untuk pengedap hemostatik yang cepat dan bebas pembekuan" Pengarang: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Tiffany L. Sarrafian, Xinyu Mao, Claudia E. Varela, Ellen T. Roche, Leigh G. Griffiths, Christoph S Nabzdyk dan Xuanhe Zhao, 9 Ogos 2021, Nature Biomedical Engineering.DOI: 10.1038/s41551-021-00769-y
Para penyelidik telah menerima pembiayaan daripada Pusat Deshpande MIT untuk membantu mereka mengkomersialkan gam, yang mereka harap dapat dicapai selepas kajian praklinikal tambahan mengenai model haiwan. Penyelidikan itu juga menerima pembiayaan daripada Institut Kesihatan Nasional, Yayasan Sains Kebangsaan, dan Pejabat Penyelidikan Tentera melalui Institut Nanoteknologi Askar di Institut Teknologi Massachusetts dan Yayasan Zoll.
Tolong, sila komersialkan secepat mungkin. Isteri saya menutup luka saya dengan gam. Sengatan seperti neraka. Mungkin saya masih bayi, seperti yang dia katakan setiap kali dia melamar.
SciTechDaily: Rumah berita sains dan teknologi terbaik sejak 1998. Ikuti perkembangan terkini dengan berita teknologi terkini melalui e-mel atau media sosial.
Kajian terhadap 6.2 juta pesakit oleh Kaiser Permanente dan penyelidik CDC akan diteruskan selama 2 tahun. Penyelidik dari Institusi Perubatan Persekutuan dan Caesars sedang menyisir rekod kesihatan…
Masa siaran: Sep-09-2021