Вдохновленные веществом, с помощью которого моллюски, живущие в ракушках, приклеиваются к камням, корпусам кораблей и к китам, инженеры Массачусетского технологического института разработали прочный, биосовместимый клей для остановки кровотечений и соединения поврежденных тканей организма. Статья об этом изобретении была опубликована в научном журнале Nature Biomedical Engineering.
Особенность этого клей состоит в том, что он прилипает к поверхностям, даже если они залиты кровью. Клей в виде пасты образует плотно прилегающую к ране пленку примерно через 15 секунд после нанесения. По словам исследователей, такой клей предлагает гораздо более эффективный способ лечения серьезных травм и поможет контролировать кровотечения во время операции.
Мы и ранее рассказывали о подобных разработках. Однако ученые всего мира продолжают совершенствовать свои изобретения. Ведь большая кровопотеря – самая частая причина смерти у раненных военных и вторая по списку – при травмах гражданского населения.
Современные кровоостанавливающие пластыри и повязки прекращают кровотечение только через несколько минут и не всегда годятся для сильных кровотечений.
В поисках решения проблемы команда инженеров Массачусетского технологического института присмотрелась к ракушкам – маленьким морским ракообразным, которые так прочно прикрепляются к днищам кораблей, что целые научные лаборатории разрабатывают средства борьбы с ними. При этом моллюски имеют дело с мокрыми и грязными поверхностями, однако приклеиваются к ним намертво.
"Это привлекло наше внимание, – говорит Хёну Юк (Hyunwoo Yuk) из MIT. – Это очень интересно потому, что для заклеивания кровоточащей ткани нужно не только бороться с влажностью, но и не дать микробам попасть в рану. Мы обнаружили, что это живущее в морской среде существо делает точно то же, что и мы, когда имеем дело со сложными кровотечениями".
Анализ клея ракушки показал, что вещество имеет уникальный состав. Молекулы липкого белка, которые помогают ракушкам прикрепляться к поверхности, взвешены в масле. Последнее удаляет воду и любые загрязнения с поверхности и таким образом дает возможность липким белкам прочно прилипнуть к ней.
Исследователи попытались сымитировать ракушечный клей, используя ранее разработанный клей собственной разработки на основе полиакриловой кислоты. Её, к слову, используют как впитывающее вещество в детских подгузниках. Смесь из полиакриловой кислоты с хитозаном и сахаром, залитую NHS-эфиром, раскатали в листы и заморозили. Затем листы измельчили до микрочастиц и смешали их с медицинским силиконовым маслом.
Когда полученная исследователями паста наносится на влажную поверхность, такую как покрытая кровью кожа, масло отталкивает кровь и другие вещества, которые могут присутствовать на коже. Это позволяет микрочастицам клея прилипать к коже, соединяться и образовывать плотную пленку на ране.
В ходе испытаний на крысах ученые показали, что в течение 15 – 30 секунд после нанесения клея он застывает, и кровотечение останавливается.
Преимуществом кровоостанавливающей пасты перед пластырем является ее пластичность.
"Пластичная паста может втекать в рану любой формы и запечатывать ее, – подчеркивает Цзинцзин Ву (Jingjing Wu), одна из авторов разработки. – Это дает возможность использующему ее человеку адаптировать ее к любым кровоточащим ранам неправильной формы".
Клейкую пасту также испытали на свиньях во время хирургических операций, которые проводились в Клинике Майо.
Кардиолог-анестезиолог Кристоф Набздик (Christoph Nabzdyk), и его коллеги-медики обнаружили, что клей способен быстро останавливать кровотечение в печени и действует намного быстрее и эффективнее, чем другие доступные кровоостанавливающие средства.
Кровоостанавливающие свойства пасты сработали даже, когда свиньям вводили вещество, сильно разжижающее кровь (гепарин). Оно предотвращает появление сгустков крови в процессе свертывания.
Исследования медиков также показали, что "пломба" из клейкой пасты остается неповрежденной в течение нескольких недель, давая ткани под ней время для заживления.
Впрочем, как отметили испытатели, клей вызывает небольшое воспаление. Но этот процесс сопровождает использование и других применяемых в настоящее время кровоостанавливающих средств.
Новый клей медленно рассасывается в организме в течение нескольких месяцев. Но его можно удалить и раньше специальным растворителем, на случай если потребуется новое хирургическое вмешательство.
Теперь медики планируют испытать клей на более крупных ранах.
"Технически мы способны выполнять множество сложных операций, но мы не так сильно продвинулись в способности быстро брать под контроль очень сильные кровотечения", – говорит Набздик.
Другое возможное применение ракушечного клея – останавливать кровотечение у пациентов с катетерами в кровеносных сосудах, например, при экстракорпоральной мембранной оксигенации (ЭКМО). Во время ЭКМО кровь пациента проходит через аппарат, который насыщает ее кислородом. Процедура используется для лечения людей с глубокой сердечной или легочной недостаточностью. Трубки часто остаются в венах и артериях в течение недель или месяцев, и кровотечение в местах введения катетеров может привести к инфекции.
Новые материалы не перестают удивлять, и ранее мы писали, что новому биопластику больше не страшен кипяток, и что новый материал очищает воздух и использует углерод для саморемонта. А еще мы рассказывали, как с помощью апельсиновой кожуры получили прозрачную древесину.
Больше интересных новостей науки вы найдёте в разделе "Наука" и Медицина на медиаплатформе "Смотрим".
