Nanoskala biologisk belægning er en ny måde at stoppe blødningen på

MIT-ingeniører har udviklet en biologisk belægning i nanoskala, der næsten øjeblikkeligt kan standse blødninger, et fremskridt, der dramatisk kunne forbedre overlevelsesraten for soldater, der blev såret i kamp.

Forskerne, ledet af Paula Hammond og finansieret af MIT’s Institute of Soldier Nanotechnologies og en dansk-baseret virksomhed, Ferrosan Medical Devices A/S, skabt en spraybelægning, der indeholder trombin, et koaguleringsmiddel fundet i blod. Svampe belagt med dette materiale kan opbevares stabilt og let at bære af soldater eller medicinsk personale. Svampene kan også vise sig at være værdifulde på civile hospitaler, siger Hammond, David H. Koch professor i ingeniørvidenskab.

"Evnen til nemt at pakke blodkoagulationsmidlet i dette svampesystem er meget tiltalende, fordi du kan pakke dem, opbevar dem, og træk dem derefter hurtigt ud, ” siger hun.

Hammond og hendes kolleger beskrev teknologien i onlineudgaven den 27. december af Avancerede materialer . Hovedforfatter af papiret er Anita Shukla PhD ’11, som nu er postdoc ved Rice University.

Ukontrolleret blødning er den førende årsag til traumedød på slagmarken. Traditionelle metoder til at standse blødning, såsom turnéer, er ikke egnede til nakken og mange andre dele af kroppen. I de seneste år, forskere har prøvet alternative tilgange, som alle har nogle ulemper. Fibrinbandager og lim har en kort holdbarhed og kan forårsage et negativt immunrespons, og zeolitpulver er vanskelige at påføre under blæsende forhold og kan forårsage alvorlige forbrændinger. En anden mulighed er bandager lavet af chitosan, et derivat af det primære strukturelle materiale af skaldyrs exoskeletoner. Disse bandager har haft en vis succes, men kan være svære at forme, så de passer til komplekse sår.

Mange civile hospitaler bruger en meget absorberende gelatinesvamp produceret af Ferrosan for at stoppe blødninger. Imidlertid, disse svampe skal gennemblødes i flydende trombin lige før påføring på såret, gør dem upraktiske til brug på slagmarken. Hammonds team kom med ideen om at belægge svampene med et blodkoagulationsmiddel på forhånd, så de ville være klar, når det var nødvendigt, til enten militær eller civil brug.

At gøre det, forskerne udviklede en biologisk belægning i nanoskala, der består af to vekslende lag sprøjtet på et materiale, såsom svampene brugt i denne undersøgelse. Forskerne opdagede, at lag af thrombin, et naturligt koagulationsprotein, og garvesyre, et lille molekyle, der findes naturligt i te, giver en film indeholdende store mængder funktionelt thrombin. Begge materialer er allerede godkendt af U.S. Food and Drug Administration, som kunne hjælpe med godkendelsesprocessen for en kommercialiseret version af svampene, siger Shukla.

En vigtig fordel ved spraymetoden er, at den tillader, at en stor mængde thrombin pakkes ind i svampene, belægning selv de indvendige fibre, siger David King, en traumakirurg og instruktør i kirurgi på Massachusetts General Hospital, som ikke var involveret i denne forskning.

"Alle eksisterende hæmostatiske materialer lider af den samme begrænsning, som er i stand til at levere en tæt nok pakke af hæmostatisk materiale til blødningsstedet. Derfor er dette nye materiale spændende, siger kongen, også en hærens reservist, der har tjent i Afghanistan som chef for traumekirurgi.

Når sprøjtet, svampene kan opbevares i flere måneder før brug. Svampene kan også støbes, så de passer til ethvert sår. "Nu har vi et alternativ, der kan bruges uden at påføre et stort tryk og kan tilpasse sig en række forskellige sår, fordi svampene er så formbare, " siger Shukla.

I forsøg med dyr hos Ferrosan, de belagte svampe blev påført sår, med let tryk (fra en menneskelig tommelfinger), i 60 sekunder - og stoppede blødningen inden for den tid. Svampe, der mangler trombin, krævede mindst 150 sekunder for at stoppe blødningen. En simpel gasbind patch, anvendt i 12 minutter (længden af ​​eksperimentet), stoppede ikke blødningen.

Forskerne har indgivet en patentansøgning på denne teknologi og på lignende svampe belagt med antibiotikummet vancomycin. Hammonds laboratorium arbejder nu på at kombinere blodkoagulations- og antibiotikaaktiviteterne i en enkelt svamp.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT-forskning, innovation og undervisning.