MIT-yngenieurs ûntwurpen in krêftige, biokompatibele lym dy't ferwûne weefsel kin fersegelje en bloeden stopje kin, ynspireare troch de kleverige stof dy't barnacles brûke om oan rotsen te hâlden. Kredyt: stockfoto's
In nije lijm dy't de kleverige stof neimakket dy't brûkt wurdt troch barnacles om oan rotsen te plakjen, kin in bettere manier leverje om trauma te behanneljen.
Ynspirearre troch de kleverige stof dy't barnacles brûke om oan rotsen te hâlden, ûntwurpen MIT-yngenieurs in krêftige biokompatibele lijm dy't ferwûne weefsel kin fersegelje en bloeden stopje.
Sels as it oerflak wurdt bedekt mei bloed, dizze nije pasta kin adhere oan it oerflak en kin foarmje in strakke segel binnen likernôch 15 sekonden nei tapassing. Undersikers sizze dat dizze lijm in effektiver manier kin leverje om trauma te behanneljen en bloed te kontrolearjen by operaasje.
"Wy losse it probleem fan adhesion op yn in útdaagjende omjouwing, dat is de fochtige, dynamyske omjouwing fan minsklike weefsels. Tagelyk besykje wy dizze basiskennis te transformearjen yn echte produkten dy't libbens kinne rêde, "Said MIT Machinery Zhao Xuanhe, in heechlearaar yngenieur en sivile en miljeutechnyk en ien fan 'e senior auteurs fan' e stúdzje.
Christoph Nabzdyk is in hert-anesthesiolooch en arts yn intensive care by de Mayo Clinic yn Rochester, Minnesota, en de senior auteur fan it papier, dat waard publisearre yn Nature Biomedical Engineering op 9 augustus 2021. MIT-ûndersykswittenskipper Hyunwoo Yuk en postdoctoral fellow Jingjing Wu binne de wichtichste auteurs fan 'e stúdzje.
Ûndersyksgroep: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Xuanhe Zhao (fan lofts nei rjochts), holding barnacle shell en barnacle gom hemostatyske zalf yn har hannen. Kredyt: Fersoarge troch ûndersiker
In manier fine om bloeden te stopjen is in lang besteande probleem, mar it is noch net folslein oplost, sei Zhao. Sutures wurde meastentiids brûkt om wûnen te sluten, mar sutures binne in tiidslinend proses dat earste responders normaal net kinne dwaan yn in need. Under soldaten is bloedferlies de wichtichste oarsaak fan 'e dea nei trauma, wylst yn' e algemiene befolking bloedferlies de twadde wichtichste oarsaak fan 'e dea is nei trauma.
De lêste jierren binne guon materialen op 'e merke west dy't bloeden stopje kinne, ek wol hemostatyske aginten neamd. In protte fan dizze besteane út patches mei clotting faktoaren dy't helpe bloed clot op har eigen. Dizze nimme lykwols ferskate minuten om in segel te foarmjen en wurkje net altyd op swier bloedende wûnen.
Zhao's laboratoarium is in protte jierren ynsette foar it oplossen fan dit probleem. Yn 2019 ûntwikkele syn team in dûbelsidich weefseltape en liet sjen dat it kin wurde brûkt om sjirurgyske ynsjes te sluten. Dizze tape is ynspirearre troch it kleverige materiaal dat wurdt brûkt troch spinnen om proai te fangen yn fochtige omstannichheden. It befettet opladen polysaccharides dy't hast fuortendaliks wetter fan it oerflak kinne absorbearje, lytse droege plakken ferwiderje wêr't lijm oan kin plakke.
Foar harren nije weefsellym hellen de ûndersikers wer ynspiraasje út de natuer. Dizze kear rjochte se har oandacht op skuorrekken, dat binne lytse kreeften dy't ferbûn binne oan oare bisten lykas rotsen, boatskrokken en sels walfisken. Dizze oerflakken binne fochtich en meastal heul smoarch - dizze omstannichheden meitsje adhesion lestich.
"Dit pakt ús oandacht," sei Yuk. “Dit is tige nijsgjirrich, want om it bloedend weefsel te dichtsjen, moatte jo net allinich te krijen hawwe mei it focht, mar ek de fersmoarging fan it bloed dat útkomt. Wy fûnen dat dit skepsel dat yn 'e marine omjouwing libbet, krekt itselde docht dat wy moatte dwaan om dermei om te gean. Komplekse bloedproblemen."
Analyse fan ûndersikers fan barnacle gom lit sjen dat it in unike gearstalling hat. De kleverige proteïnemolekulen dy't de barnacle helpe om oan it oerflak te hechtsje, wurde ophongen yn in soarte oalje, dy't wetter en alle fersmoargingen dy't op it oerflak fûn wurde kinne ôfwike, sadat it kleverige proteïne stevich oan it oerflak is.
It MIT-team besleat om te besykjen dizze lijm te imitearjen troch de adhesive oan te passen dy't se earder ûntwikkele hienen. Dit viskeus materiaal bestiet út in polymeer neamd poly(acrylsûr) wêryn in organyske ferbining neamd NHS-ester is ynbêde om adhesion te leverjen, wylst chitosan in sûker is dy't it materiaal fersterket. Ûndersikers befrieze flakes fan dit materiaal, grind se yn dieltsjes, en dan suspend dizze dieltsjes yn medyske-grade silicone oalje.
As de resultearjende pasta wurdt tapast op in wiet oerflak (lykas weefsel bedekt mei bloed), de oalje sil ôfwize bloed en oare stoffen dy't mooglik oanwêzich wêze, wêrtroch't de taaie dieltsjes crosslink en foarmje in strakke seal op 'e wûne. Tests fan ûndersikers op mûzen die bliken dat binnen 15 oant 30 sekonden nei it oanbringen fan 'e lijm, sêft oandrukke, de lijm solide en stoppe mei bloeden.
De ûndersikers seine dat yn ferliking mei de dûbelzijdige tape ûntworpen troch de ûndersikers yn 2019, ien foardiel fan dit nije materiaal is dat de pasta kin wurde foarme om te passen oan unregelmjittige wûnen, en de tape kin mear geskikt wêze foar sealchirurgie Meitsje in ynsnijing of befestigje in medysk apparaat oan it weefsel. "De foarmbere pasta kin yn elke unregelmjittige foarm en segel passe en passe," sei Wu. "Dit kinne brûkers frij oanpasse oan ferskate ûnregelmjittich foarme bloedende wûnen."
Yn testen útfierd op bargen, fûnen Nabzdyk en syn kollega's oan 'e Mayo Clinic dat dizze lijm fluch bloeden stopje kin, en dat it rapper en effektiver wurket as it kommersjeel beskikbere hemostatyske middel dat se fergelike. It kin sels wurkje by it jaan fan bargen in krêftige bloeddinner (heparine), sadat it bloed net spontaan klots foarmje.
Harren ûndersyk docht bliken dat it segel ferskate wiken yntakt bliuwt, wêrtroch't tiid foar it weefsel sels kin genêze, en de lijm feroarsake in bytsje ûntstekking, fergelykber mei de ûntstekking feroarsake troch de hemostatyske aginten dy't op it stuit brûkt wurde. De lijm sil binnen in pear moannen stadichoan yn it lichem opnommen wurde. As de sjirurch de wûne nei de earste oanfraach reparearje moat, kin it ek foarôf fuortsmiten wurde troch in oplossing te brûken dy't it oplost.
De ûndersikers binne no fan plan om de lijm op gruttere wûnen te testen, en se hoopje dat dit bewize sil dat de lijm brûkt wurde kin om trauma te behanneljen. Se stelden ek foar dat it nuttich wêze koe by sjirurgy, wat normaal de sjirurch fereasket om in protte tiid te besteegjen oan it kontrolearjen fan bloeden.
"Wy binne technysk yn steat om in protte komplekse operaasjes út te fieren, mar ús fermogen om heul swiere bloedingen fluch te kontrolearjen is net echt ferbettere," sei Nabzdyk.
In oare mooglike tapassing is om te helpen stopjen fan bloeden. Dizze pasjinten hawwe plestik buizen yn har bloedfetten ynfoege, lykas dyjingen dy't brûkt wurde foar arteriële of sintrale veneuze katheters of ekstrakorporale membraanoxygenaasje (ECMO). Tidens ECMO wurdt in masine brûkt om it bloed fan 'e pasjint út it lichem te pompen om it te oxygenearjen. It wurdt brûkt om minsken te behanneljen mei swier hert- of longfalen. De buis wurdt meastentiids foar ferskate wiken of moannen ynfoege, en bloeden op 'e ynsetside kin ynfeksje feroarsaakje.
Referinsje: "Paste inspired by barnacle gum for rapid and coagulation-undependent hemostatic sealing" Authors: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Tiffany L. Sarrafian, Xinyu Mao, Claudia E. Varela, Ellen T. Roche, Leigh G. Griffiths, Christoph S. Nabzdyk en Xuanhe Zhao, 9 augustus 2021, Nature Biomedical Engineering.DOI: 10.1038/s41551-021-00769-y
De ûndersikers hawwe finansiering krigen fan it MIT Deshpande Center om har te helpen de lijm te kommersjalisearjen, dy't se hoopje te berikken nei ekstra preklinyske stúdzjes oer diermodellen. It ûndersyk krige ek finansiering fan 'e National Institutes of Health, de National Science Foundation, en it Office of Army Research fia it Soldier Nanotechnology Institute by it Massachusetts Institute of Technology en de Zoll Foundation.
Asjebleaft, kommersjalisearje it asjebleaft sa gau mooglik. Myn frou fersegele myn wûne mei lijm. Sting as hel. No, miskien bin ik in poppe, lykas se elke kear sei as se oanfrege.
SciTechDaily: It bêste hûs fan wittenskip en technology nijs sûnt 1998. Bliuw op 'e hichte mei it lêste technologynijs fia e-post of sosjale media.
De stúdzje fan 6.2 miljoen pasjinten troch Kaiser Permanente en CDC-ûndersikers sil 2 jier trochgean. Undersikers fan 'e federale en Caesars medyske ynstellingen kammen troch sûnensrecords ...
Post tiid: Sep-09-2021