Застигає наноматериал для зупинки кровотеч

Внутрішня кровотеча - це одна з основних причин смерті на полі бою.

Новий ін`єкційний наноматериал, розроблений групою вчених з Університету Техасу, Гарвардської школи медицини і Массачусетського технологічного інституту, буде рятувати життя, запобігаючи втрату крові при серйозних пораненнях.

Новий матеріал з величезним потенціалом - біодеградіруемимі желатиновая маса.

Ця маса складається з безлічі силікатних нанодісков, які допомагають крові згортатися. Після ін`єкції наноматериал затикає місце пошкодження і значно скорочує час формування тромбу - в деяких випадках на цілих 77%.

Дослідник Akhilesh Gaharwar, викладач біомедичного інжинірингу в Університеті Техасу, разом зі своїми колегами опублікував результати роботи над матеріалом в журналі ACS Nano. Розробка фінансувалася міністерством оборони США.

Хоча наноматериал ще знаходиться на ранньому етапі випробувань, Gaharwar вже розповів, що він буде поставлятися в стерильних шприцах, які солдати зможуть постійно носити з собою. Якщо солдат отримав серйозне поранення і кров ніяк не вдається зупинити, то він або його товариш повинен швидко розкрити шприц і ввести матеріал прямо в рану. Це повинно дати пораненому достатньо часу, щоб дотягнути до госпіталю.

«Час, за яке солдата евакуюють з поля бою до місця надання медичної допомоги, як правило, становить від півгодини до години. І цей час критично важливий: він вирішує, жити вам або померти. Наша комбінація матеріалів підходить для ін`єкцій, фізіологічно стабільна і здатна прискорити зупинку кровотечі в польових умовах, в невідкладних ситуаціях », - каже Gaharwar.

На відміну від деяких ін`єкційних розчинів, які пов`язані з ризиком потрапляння в інші частини тіла і формування небажаних і потенційно небезпечних тромбів, новий наноматериал, створений Gaharwar і його колегами, твердне прямо в місці ін`єкції і починає стимулювати коагуляцію тільки в потрібній області. Більш того, кровоспинний матеріал діє без необхідності прикладати тиск - турнікети і подібні інструменти тут не потрібні.

«Велика частина проникаючих поранень, які сьогодні є в основному результатом вибухів, супроводжується розривом кровоносних судин і внутрішньою кровотечею, при якому солдат може втратити велику кількість крові. Ви не можете прикладати тиск в таких місцях, тому потрібно щось інше, що дозволяє швидко зупинити кровотечу », - відзначають дослідники.

Для створення застигаючого наноматериал вченим знадобилося модифікувати речовина, відоме як гідрогель (hydrogel). Гідрогель є біодеградіруемимі субстанцію, яка використовується в самих різних областях сучасної медицини завдяки сумісності з тканинами організму. Шляхом введення в гідрогель нанодісков команда змогла змінити механічні властивості матеріалу. Тепер його можна вводити в рану, після чого він швидко набуває певну форму і застигає. Таким чином, рана виявляється «запечатаній».

Застосування двомірних наноматеріалів - це, за словами вчених, новий напрямок в біомедичному інжинірингу. Ці матеріали ультратонкі, але мають величезну площу поверхні. Товщина їх всього пару нанометрів. Наприклад, звичайний аркуш паперу має товщину порядку 100 000 нанометрів, а нанодіскі в новому матеріалі можуть бути товщиною всього 1 нм.

Gaharwar і його колеги зупинили свій вибір на ультратонких нанодісках з тієї причини, що вони мають значну площу і здатні нести негативний і позитивний заряд на кожній стороні. Ці заряди обумовлюють взаємодію нанодісков з гідрогелем особливим чином. Ця взаємодія призводить до зміни в`язкості матеріалу при додатку механічної сили - наприклад, коли гель видавлюють зі шприца. Після введення в рану гель відразу застигає і запечатує її.

Крім того, ці нанодіскі взаємодіють безпосередньо з кров`ю, стимулюючи утворення тромбу. Gaharwar каже, що на тваринних моделях було продемонстровано зменшення часу тромбоутворення в 5 разів при використанні нового гелю - з п`яти хвилин до однієї. Досліди на тваринах також продемонстрували істотне збільшення виживаності при кровотечах.

«Ці двомірні силікатні наночастинки - безпрецедентне досягнення в біомедичної області. Їх використання дозволить нам прийти до концептуальних поліпшень у військовій медицині, тканинному інжинірингу, доставці ліків, онкології та імунології », - пишуть вчені.

Натхненні своїми результатами, американські вчені планують поліпшити біоматеріал, щоб він міг сам ініціювати регенерацію пошкоджених тканин з формуванням нових кровоносних судин. Це дозволило б створити універсальний засіб для лікування ран - воно і кров зупиняє, і сприяє природному процесу загоєння.

У дослідницьку команду, яка працювала над застигає наноматеріалів, входили також професор медицини Ali Khademhosseini з Жіночої лікарні Брігхем і викладач хімічного інжинірингу Bradley Olsen з Массачусетського технологічного інституту.