Các kỹ sư của MIT đã thiết kế một loại keo mạnh mẽ, tương thích sinh học có thể bịt kín các mô bị thương và cầm máu, lấy cảm hứng từ chất dính mà những con ngựa đực sử dụng để dính vào đá. Tín dụng: ảnh chứng khoán
Một chất kết dính mới bắt chước chất dính được sử dụng bởi những chiếc xe ngựa để dính vào đá có thể cung cấp một cách tốt hơn để điều trị chấn thương.
Lấy cảm hứng từ chất dính mà những con bò sát sử dụng để dính vào đá, các kỹ sư của MIT đã thiết kế ra một loại keo tương thích sinh học mạnh có thể bịt kín các mô bị thương và cầm máu.
Ngay cả khi bề mặt bị dính máu, lớp dán mới này vẫn có thể bám dính trên bề mặt và có thể tạo thành một lớp keo kín trong vòng khoảng 15 giây sau khi thi công. Các nhà nghiên cứu nói rằng loại keo này có thể cung cấp một cách hiệu quả hơn để điều trị chấn thương và giúp kiểm soát chảy máu trong quá trình phẫu thuật.
“Chúng tôi đang giải quyết vấn đề kết dính trong một môi trường đầy thách thức, đó là môi trường ẩm ướt, năng động của các mô người. Đồng thời, chúng tôi đang cố gắng biến những kiến thức cơ bản này thành những sản phẩm thực tế có thể cứu sống ”, Zhao Xuanhe, giáo sư kỹ thuật và công trình dân dụng và môi trường của MIT cho biết.
Christoph Nabzdyk là bác sĩ gây mê tim và bác sĩ chăm sóc đặc biệt tại Phòng khám Mayo ở Rochester, Minnesota, và là tác giả chính của bài báo, được xuất bản trên tạp chí Nature Biomedical Engineering vào ngày 9 tháng 8 năm 2021. Nhà khoa học nghiên cứu MIT Hyunwoo Yuk và nghiên cứu sinh sau tiến sĩ Jingjing Wu là tác giả chính của nghiên cứu.
Nhóm nghiên cứu: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Xuanhe Zhao (từ trái qua phải), cầm trên tay vỏ kẹo cao su và thuốc mỡ cầm máu. Tín dụng: Do nhà nghiên cứu cung cấp
Zhao nói, tìm cách cầm máu là một vấn đề nan giải từ lâu nhưng vẫn chưa được giải quyết triệt để. Chỉ khâu thường được sử dụng để đóng vết thương, nhưng khâu là một quá trình tốn thời gian mà người sơ cứu thường không thể thực hiện trong trường hợp khẩn cấp. Trong số các quân nhân, mất máu là nguyên nhân tử vong hàng đầu sau chấn thương, trong khi trong dân chúng, mất máu là nguyên nhân tử vong thứ hai sau chấn thương.
Trong những năm gần đây, một số vật liệu có thể cầm máu, còn được gọi là chất cầm máu, đã được bán trên thị trường. Nhiều người trong số này bao gồm các miếng dán có chứa các yếu tố đông máu giúp máu tự đông lại. Tuy nhiên, chúng mất vài phút để tạo thành một miếng trám và không phải lúc nào cũng có tác dụng đối với những vết thương chảy nhiều máu.
Phòng thí nghiệm của Zhao đã cam kết giải quyết vấn đề này trong nhiều năm. Vào năm 2019, nhóm của ông đã phát triển một loại băng dính mô hai mặt và cho thấy rằng nó có thể được sử dụng để đóng các vết mổ. Băng dính này được lấy cảm hứng từ chất liệu dính được nhện sử dụng để bắt mồi trong điều kiện ẩm ướt. Nó chứa các polysaccharid tích điện có thể hút nước khỏi bề mặt gần như ngay lập tức, loại bỏ các vết khô nhỏ mà keo có thể dính vào.
Đối với keo mô mới của họ, các nhà nghiên cứu một lần nữa lấy cảm hứng từ thiên nhiên. Lần này, họ tập trung sự chú ý vào các loài giáp xác nhỏ gắn liền với các động vật khác như đá, vỏ thuyền và thậm chí cả cá voi. Những bề mặt này ẩm và thường rất bẩn - những điều kiện này gây khó khăn cho việc bám dính.
“Điều này thu hút sự chú ý của chúng tôi,” Yuk nói. “Điều này rất thú vị, bởi vì để bịt kín các mô chảy máu, bạn không chỉ phải đối phó với độ ẩm, mà còn cả sự ô nhiễm của máu chảy ra. Chúng tôi nhận thấy rằng sinh vật sống trong môi trường biển này đang làm chính xác những gì chúng ta phải làm để đối phó với nó. Vấn đề chảy máu phức tạp. ”
Phân tích của các nhà nghiên cứu về kẹo cao su barnacle cho thấy nó có một thành phần độc đáo. Các phân tử protein dính giúp thanh gắn vào bề mặt được lơ lửng trong một loại dầu, có thể đẩy nước và bất kỳ chất gây ô nhiễm nào có trên bề mặt, để protein dính bám chắc vào bề mặt.
Nhóm nghiên cứu của MIT đã quyết định thử bắt chước loại keo này bằng cách điều chỉnh chất kết dính mà họ đã phát triển trước đó. Vật liệu nhớt này bao gồm một polyme gọi là poly (axit acrylic), trong đó một hợp chất hữu cơ gọi là este NHS được nhúng vào để tạo độ kết dính, trong khi chitosan là một loại đường giúp gia cố vật liệu. Các nhà nghiên cứu đóng băng các mảnh của vật liệu này, nghiền chúng thành các hạt, và sau đó đình chỉ các hạt này trong dầu silicon y tế.
Khi hỗn hợp tạo thành được áp dụng trên bề mặt ướt (chẳng hạn như khăn giấy dính máu), dầu sẽ đẩy máu và các chất khác có thể có mặt, khiến các hạt nhớt liên kết chéo và tạo thành một lớp niêm phong chặt chẽ trên vết thương. Thử nghiệm của các nhà nghiên cứu trên chuột cho thấy trong vòng 15 đến 30 giây sau khi bôi keo, dùng lực ấn nhẹ nhàng, keo đông lại và cầm máu.
Các nhà nghiên cứu cho biết, so với băng keo hai mặt được các nhà nghiên cứu thiết kế vào năm 2019, một ưu điểm của vật liệu mới này là miếng dán có thể được đúc để phù hợp với các vết thương không đều, và băng dính có thể phù hợp hơn cho phẫu thuật băng vết mổ hoặc gắn một thiết bị y tế vào khăn giấy. Wu nói: “Bột nhão có thể tạo khuôn có thể chảy vào và phù hợp với bất kỳ hình dạng và con dấu bất thường nào. “Điều này cho phép người dùng tự do thích ứng với các vết thương chảy máu có hình dạng bất thường khác nhau.”
Trong các thử nghiệm được tiến hành trên lợn, Nabzdyk và các đồng nghiệp của ông tại Phòng khám Mayo đã phát hiện ra rằng loại keo này có thể cầm máu nhanh chóng, và nó hoạt động nhanh hơn và hiệu quả hơn so với chất cầm máu bán sẵn trên thị trường mà họ đã so sánh. Nó thậm chí có thể phát huy tác dụng khi cho lợn uống một loại thuốc làm loãng máu mạnh (heparin) để máu không bị đông lại một cách tự nhiên.
Nghiên cứu của họ cho thấy rằng con dấu vẫn còn nguyên vẹn trong vài tuần, cho phép thời gian để mô tự lành và chất keo này ít gây ra viêm nhiễm, tương tự như tình trạng viêm do các chất cầm máu được sử dụng hiện nay. Keo sẽ được hấp thụ từ từ trong cơ thể trong vòng vài tháng. Nếu bác sĩ phẫu thuật cần sửa chữa vết thương sau lần bôi ban đầu, nó cũng có thể được loại bỏ trước bằng cách sử dụng dung dịch làm tan vết thương.
Các nhà nghiên cứu hiện có kế hoạch thử nghiệm loại keo này trên các vết thương lớn hơn và họ hy vọng điều này sẽ chứng minh rằng loại keo này có thể được sử dụng để điều trị chấn thương. Họ cũng hình dung rằng nó có thể hữu ích trong quá trình phẫu thuật, thường đòi hỏi bác sĩ phẫu thuật phải dành nhiều thời gian để kiểm soát chảy máu.
“Về mặt kỹ thuật, chúng tôi có khả năng thực hiện nhiều ca phẫu thuật phức tạp, nhưng khả năng kiểm soát nhanh tình trạng chảy máu đặc biệt nghiêm trọng của chúng tôi vẫn chưa thực sự được cải thiện,” Nabzdyk nói.
Một ứng dụng có thể khác là giúp cầm máu. Những bệnh nhân này được đưa ống nhựa vào mạch máu của họ, chẳng hạn như ống được sử dụng cho ống thông động mạch hoặc tĩnh mạch trung tâm hoặc oxy hóa màng ngoài cơ thể (ECMO). Trong ECMO, một máy được sử dụng để bơm máu của bệnh nhân ra khỏi cơ thể để cung cấp oxy cho máu. Nó được sử dụng để điều trị những người bị suy tim hoặc phổi nặng. Ống này thường được đưa vào trong vài tuần hoặc vài tháng, và chảy máu tại vị trí đặt ống có thể gây nhiễm trùng.
Tham khảo: “Miếng dán lấy cảm hứng từ kẹo cao su barnacle để niêm phong cầm máu nhanh chóng và không phụ thuộc vào đông máu” Tác giả: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Tiffany L. Sarrafian, Xinyu Mao, Claudia E. Varela, Ellen T. Roche, Leigh G. Griffiths, Christoph S. . Nabzdyk và Xuanhe Zhao, ngày 9 tháng 8 năm 2021, Kỹ thuật Y sinh Tự nhiên.DOI: 10.1038 / s41551-021-00769-y
Các nhà nghiên cứu đã nhận được tài trợ từ Trung tâm MIT Deshpande để giúp họ thương mại hóa loại keo này mà họ hy vọng sẽ đạt được sau các nghiên cứu tiền lâm sàng bổ sung trên các mô hình động vật. Nghiên cứu cũng nhận được tài trợ từ Viện Y tế Quốc gia, Quỹ Khoa học Quốc gia và Văn phòng Nghiên cứu Quân đội thông qua Viện Công nghệ Nano Người lính tại Viện Công nghệ Massachusetts và Quỹ Zoll.
Xin vui lòng thương mại hóa nó càng sớm càng tốt. Vợ tôi đã bịt kín vết thương của tôi bằng keo. Sting như địa ngục. Vâng, có lẽ tôi là một đứa trẻ, như cô ấy nói mỗi khi cô ấy nộp đơn.
SciTechDaily: Trang chủ tin tức khoa học và công nghệ tốt nhất kể từ năm 1998. Luôn cập nhật những tin tức công nghệ mới nhất qua email hoặc mạng xã hội.
Nghiên cứu trên 6,2 triệu bệnh nhân của các nhà nghiên cứu Kaiser Permanente và CDC sẽ tiếp tục trong 2 năm. Các nhà nghiên cứu từ các Viện Y tế Liên bang và Caesars đang xem xét các hồ sơ sức khỏe…
Thời gian đăng: 09-09-2021