Forskerteam udvikler injicerbar behandling til soldater sårede i kamp

Intern blødning er en ledende dødsårsag på slagmarken, men en ny, injicerbart materiale udviklet af forskerteam fra Texas A&M University og Massachusetts Institute of Technology kunne købe sårede soldater den tid, de har brug for for at overleve ved at forhindre blodtab fra alvorlige indre skader.

Den potentielt livreddende behandling kommer i form af et biologisk nedbrydeligt gelatinestof, der er blevet indlejret med silikatskiver i nano-størrelse, der hjælper med koagulation. Efter indsprøjtning, materialet låses på plads på skadestedet og reducerer hurtigt den tid, det tager for blod at størkne - i nogle tilfælde med hele 77 procent, siger Akhilesh Gaharwar, adjunkt i biomedicinsk teknik ved Texas A&M og medlem af forskerholdet. Teamets fund er detaljeret i det videnskabelige tidsskrift ACS Nano og støttet af U.S. Army Research Office.

Selvom det stadig er i tidlig test, Gaharwar forestiller sig, at biomaterialet indlæses i sprøjter, som soldater kan bære med sig i kampsituationer. Hvis en soldat oplever en gennemtrængende, inkomprimerbar skade - en hvor det er svært, hvis ikke umuligt at anvende det nødvendige tryk for at stoppe blødningen - han eller hun kan injicere materialet i sårstedet, hvor det vil udløse en hurtig koagulation og give nok tid til at komme til et medicinsk anlæg til behandling, han siger.

"Tiden til at komme til et medicinsk anlæg kan tage en halv time til en time, og denne time er afgørende; det kan bestemme liv og død, "Gaharwar siger." Vores materiales kombination af injicerbarhed, hurtig mekanisk genopretning, fysiologisk stabilitet og evnen til at fremme koagulation resulterer i en hæmostat til behandling af inkomprimerbare sår på et hospital uden for hospitalet, nødsituationer, "Siger Gaharwar.

I modsætning til nogle injicerbare løsninger, som udgør en risiko for at flyde til andre dele af kroppen og danne utilsigtede og potentielt skadelige koagulationsformationer, materialet designet af Gaharwar og hans kolleger størkner på sårstedet og begynder at fremme koagulation i målområdet. Hvad mere er, det opnår dette, Gaharwar forklarer, uden behov for påført tryk, adskiller den fra andre former for sårbehandlinger såsom turnéer, plaster og fugemasser.

"De fleste af disse gennemtrængende skader, som i dag er resultatet af eksplosive anordninger, briste blodkar og skabe indre blødninger, hvorigennem en person konstant taber blod, "Gaharwar noter." Du kan ikke lægge pres inde i din krop, så du skal have noget, der hurtigt kan størkne blodet uden at skulle bruge pres. "

For at konstruere materialet, Gaharwar og hans medforskere gik i gang med at ændre et stof kendt som en hydrogel. Hydrogeler er bionedbrydelige materialer, der bruges i en række biomedicinske applikationer på grund af deres kompatibilitet med kroppen og dets processer. Ved at indsætte todimensionale nanoplateter i hydrogel, holdet var i stand til at justere materialets mekaniske egenskaber. I det væsentlige, de manipulerede materialet, så det kunne injiceres i kroppen og derefter genvinde sin form en gang inde i kroppen - noget nødvendigt for at låse sig fast på sårstedet, Gaharwar forklarer.

Anvendelse af todimensionale materialer, Gaharwar siger, repræsenterer en ny retning inden for biomedicinsk teknik. To-dimensionelle materialer er ultratynde stoffer med et højt overfladeareal, men en tykkelse på et par nanometer eller mindre. Tænk på et ark papir, men i en meget mindre skala. For eksempel, et ark papir er 100, 000 nanometer tyk; Gaharwar's nanoplateter er en nanometer tykke.

Gaharwar og hans kolleger anvender todimensionale, skiveformede partikler kendt som syntetiske silikat-nanoplateter. På grund af deres form, disse blodplader har et højt overfladeareal, forklarer han. Strukturen, blodpladernes sammensætning og placering resulterer i både positive og negative ladninger på hver partikel. Disse afgifter, Gaharwar forklarer, få blodpladerne til at interagere med hydrogel på en unik måde. Specifikt, interaktionen får gelen til midlertidigt at undergå en ændring i dens viskositet, når mekanisk kraft påføres, meget ligesom ketchup, der bliver presset fra en flaske. Denne ændring tillader hydrogel at blive injiceret og genvinde sin form en gang inde i kroppen, Gaharwar forklarer.

Ud over at ændre hydrogelens mekaniske egenskaber, disse skiveformede nanoplateter interagerer med blod for at fremme koagulation, Gaharwar siger, bemærker, at dyremodeller har vist koageldannelse, der forekommer på cirka et minut i modsætning til fem minutter uden tilstedeværelsen af ​​disse nanopartikler. Dyremodel, tilføjer han, også har påvist dannelsen af ​​livreddende koagulationsformationer, når det forbedrede biomateriale blev brugt.

"Disse 2D, silikat nanopartikler er uden fortilfælde inden for det biomedicinske område, og deres anvendelse lover at føre til både konceptuelle og terapeutiske fremskridt inden for det vigtige og nye område inden for vævsteknik, levering af medicin, kræftbehandling og immunteknik, "Siger Gaharwar.

Opmuntret af dens resultater, teamet planlægger at forbedre biomaterialet yderligere, så det kan starte regenerering af beskadigede væv gennem dannelse af nye blodkar, Siger Gaharwar. Resultatet, tilføjer han, kunne være en todelt sårbehandling-en, der ikke kun hjælper med at kontrollere skader, men også hjælper kroppens naturlige helingsproces.