กาวเนื้อเยื่อป้องกันเลือดไบโอนิคสามารถปิดแผลได้อย่างรวดเร็วและห้ามเลือด

วิศวกรของ MIT ได้ออกแบบกาวที่มีประสิทธิภาพและเข้ากันได้ทางชีวภาพซึ่งสามารถปิดเนื้อเยื่อที่ได้รับบาดเจ็บและหยุดเลือดไหล โดยได้รับแรงบันดาลใจจากสารเหนียวที่เพรียงใช้ในการเกาะติดกับหิน เครดิต: ภาพสต็อก
กาวชนิดใหม่ที่เลียนแบบสารเหนียวที่เพรียงใช้ติดกับหิน อาจเป็นวิธีที่ดีกว่าในการรักษาอาการบาดเจ็บ
แรงบันดาลใจจากสารเหนียวที่เพรียงใช้ติดกับหิน วิศวกรของ MIT ได้ออกแบบกาวที่เข้ากันได้ทางชีวภาพที่มีประสิทธิภาพซึ่งสามารถปิดเนื้อเยื่อที่ได้รับบาดเจ็บและห้ามเลือด
แม้ว่าพื้นผิวจะถูกปกคลุมด้วยเลือด แต่แปะใหม่นี้สามารถยึดติดกับพื้นผิวและสามารถผนึกแน่นได้ภายใน 15 วินาทีหลังการใช้ นักวิจัยกล่าวว่ากาวนี้สามารถให้วิธีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการรักษาบาดแผลและช่วยควบคุมเลือดออกระหว่างการผ่าตัด
“เรากำลังแก้ปัญหาการยึดเกาะในสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย นั่นคือ สภาพแวดล้อมที่ชื้นและเป็นพลวัตของเนื้อเยื่อมนุษย์ ในเวลาเดียวกัน เรากำลังพยายามเปลี่ยนความรู้พื้นฐานเหล่านี้เป็นผลิตภัณฑ์จริงที่สามารถช่วยชีวิตผู้คนได้” MIT Machinery กล่าว Zhao Xuanhe ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมศาสตร์และวิศวกรรมโยธาและสิ่งแวดล้อมและหนึ่งในผู้เขียนอาวุโสของการศึกษา
Christoph Nabzdyk เป็นนักวิสัญญีวิทยาโรคหัวใจและแพทย์ที่ดูแลผู้ป่วยหนักที่ Mayo Clinic ในเมืองโรเชสเตอร์ รัฐมินนิโซตา และเป็นผู้เขียนบทความอาวุโส ซึ่งตีพิมพ์ใน Nature Biomedical Engineering เมื่อวันที่ 9 สิงหาคม พ.ศ. 2564 นักวิทยาศาสตร์ด้านการวิจัยของ MIT Hyunwoo Yuk และเพื่อนดุษฎีบัณฑิต Jingjing Wu เป็นผู้เขียนหลักของการศึกษา
กลุ่มวิจัย: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Xuanhe Zhao (จากซ้ายไปขวา) ถือเปลือก barnacle และ barnacle gum hemostatic ครีมไว้ในมือ เครดิต: ให้บริการโดยนักวิจัย
การหาวิธีหยุดเลือดไหลเป็นปัญหาที่มีมาช้านาน แต่ก็ยังไม่ได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์ Zhao กล่าว การเย็บแผลมักใช้เพื่อปิดบาดแผล แต่การเย็บเป็นกระบวนการที่ใช้เวลานาน ซึ่งเจ้าหน้าที่ปฐมพยาบาลเบื้องต้นไม่สามารถทำได้ในกรณีฉุกเฉิน ในบรรดาทหาร การสูญเสียเลือดเป็นสาเหตุสำคัญของการเสียชีวิตหลังการบาดเจ็บ ในขณะที่ในประชากรทั่วไป การสูญเสียเลือดเป็นสาเหตุอันดับสองของการเสียชีวิตหลังการบาดเจ็บ
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการนำวัสดุบางอย่างที่สามารถหยุดเลือดไหล หรือที่เรียกว่าสารห้ามเลือดได้ออกสู่ตลาด สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยแผ่นแปะที่มีปัจจัยการแข็งตัวของเลือดที่ช่วยให้ลิ่มเลือดในตัวเอง อย่างไรก็ตาม ขั้นตอนเหล่านี้ใช้เวลาหลายนาทีในการผนึกและไม่ได้ผลกับบาดแผลที่มีเลือดออกมากเสมอไป
ห้องปฏิบัติการของ Zhao มุ่งมั่นที่จะแก้ปัญหานี้มาหลายปี ในปี 2019 ทีมงานของเขาได้พัฒนาเทปกาวสองหน้าและแสดงให้เห็นว่าสามารถใช้ปิดแผลผ่าตัดได้ เทปนี้ได้รับแรงบันดาลใจจากวัสดุเหนียวที่แมงมุมใช้เพื่อจับเหยื่อในสภาพอากาศชื้น ประกอบด้วยโพลีแซ็กคาไรด์ที่มีประจุซึ่งสามารถดูดซับน้ำจากพื้นผิวได้เกือบจะในทันที โดยขจัดจุดแห้งเล็กๆ ที่กาวสามารถเกาะติดได้
สำหรับกาวเนื้อเยื่อใหม่ นักวิจัยได้แรงบันดาลใจจากธรรมชาติอีกครั้ง คราวนี้ พวกเขามุ่งความสนใจไปที่เพรียง ซึ่งเป็นสัตว์จำพวกครัสเตเชียขนาดเล็กที่ติดอยู่กับสัตว์อื่นๆ เช่น หิน ตัวเรือ และแม้แต่ปลาวาฬ พื้นผิวเหล่านี้ชื้นและมักจะสกปรกมาก - สภาพเหล่านี้ทำให้การยึดเกาะทำได้ยาก
“สิ่งนี้ดึงดูดความสนใจของเรา” Yuk กล่าว “สิ่งนี้น่าสนใจมาก เพราะในการปิดผนึกเนื้อเยื่อเลือดออก คุณต้องจัดการกับความชื้นไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังต้องจัดการกับมลภาวะของเลือดที่ไหลออกด้วย เราพบว่าสิ่งมีชีวิตนี้ที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมทางทะเลกำลังทำสิ่งเดียวกันกับที่เราต้องทำเพื่อจัดการกับมัน ปัญหาเลือดออกที่ซับซ้อน”
การวิเคราะห์ของนักวิจัยเกี่ยวกับเหงือกเพรียงแสดงให้เห็นว่ามีองค์ประกอบที่เป็นเอกลักษณ์ โมเลกุลโปรตีนเหนียวที่ช่วยให้เพรียงยึดติดกับพื้นผิวจะถูกแขวนไว้ในน้ำมันชนิดหนึ่งซึ่งสามารถขับไล่น้ำและสิ่งปนเปื้อนที่พบบนผิวเพื่อให้โปรตีนเหนียวยึดติดกับพื้นผิวได้อย่างแน่นหนา
ทีมงาน MIT ตัดสินใจที่จะพยายามเลียนแบบกาวนี้โดยการปรับกาวที่พวกเขาได้พัฒนาไปก่อนหน้านี้ วัสดุที่มีความหนืดนี้ประกอบด้วยพอลิเมอร์ที่เรียกว่าโพลี (กรดอะคริลิก) ซึ่งสารประกอบอินทรีย์ที่เรียกว่า NHS ester ถูกฝังเพื่อให้เกิดการยึดเกาะ ในขณะที่ไคโตซานเป็นน้ำตาลที่เสริมความแข็งแรงให้กับวัสดุ นักวิจัยแช่แข็งสะเก็ดของวัสดุนี้ บดให้เป็นอนุภาค แล้วแขวนอนุภาคเหล่านี้ไว้ในน้ำมันซิลิโคนเกรดทางการแพทย์
เมื่อนำแปะที่ได้ไปทาบนพื้นผิวที่เปียก (เช่น เนื้อเยื่อที่ปกคลุมไปด้วยเลือด) น้ำมันจะขับเลือดและสารอื่นๆ ที่อาจมีอยู่ ทำให้อนุภาคหนืดเชื่อมขวางและผนึกแน่นบนแผล การทดสอบกับหนูของนักวิจัยพบว่าภายใน 15 ถึง 30 วินาทีหลังจากทากาว ใช้แรงกดเบาๆ กาวแข็งตัวและห้ามเลือด
นักวิจัยกล่าวว่าเมื่อเทียบกับเทปสองด้านที่ออกแบบโดยนักวิจัยในปี 2019 ข้อดีอย่างหนึ่งของวัสดุใหม่นี้คือการวางสามารถขึ้นรูปเพื่อให้พอดีกับบาดแผลที่ไม่สม่ำเสมอและเทปอาจเหมาะสำหรับการผ่าตัดปิดผนึก ทำแผลหรือ ติดเครื่องมือแพทย์เข้ากับเนื้อเยื่อ “แป้งปั้นสามารถไหลเข้าไปและพอดีกับรูปร่างและตราประทับที่ผิดปกติ” หวู่กล่าว “สิ่งนี้ช่วยให้ผู้ใช้สามารถปรับตัวเข้ากับบาดแผลเลือดออกที่มีรูปร่างผิดปกติต่างๆ ได้อย่างอิสระ”
ในการทดสอบกับสุกร Nabzdyk และเพื่อนร่วมงานของเขาที่ Mayo Clinic พบว่ากาวนี้สามารถหยุดเลือดได้อย่างรวดเร็ว และทำงานได้เร็วกว่าและมีประสิทธิภาพมากกว่าตัวแทนห้ามเลือดที่มีจำหน่ายทั่วไปที่พวกเขาเปรียบเทียบ มันยังสามารถทำงานได้เมื่อให้เลือดที่มีเลือดบาง (เฮปาริน) แก่สุกร เพื่อให้เลือดไม่จับตัวเป็นก้อนได้เองตามธรรมชาติ
การวิจัยของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าซีลยังคงไม่บุบสลายเป็นเวลาหลายสัปดาห์ ทำให้มีเวลาสำหรับเนื้อเยื่อในการรักษาตัวเอง และกาวทำให้เกิดการอักเสบเล็กน้อย คล้ายกับการอักเสบที่เกิดจากสารห้ามเลือดที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน กาวจะค่อยๆ ซึมเข้าสู่ร่างกายภายในเวลาไม่กี่เดือน หากศัลยแพทย์จำเป็นต้องซ่อมแซมแผลหลังการใช้ครั้งแรก ก็สามารถลบออกล่วงหน้าได้โดยใช้สารละลายที่ละลายได้
ขณะนี้นักวิจัยวางแผนที่จะทดสอบกาวบนบาดแผลขนาดใหญ่ และพวกเขาหวังว่าสิ่งนี้จะพิสูจน์ได้ว่ากาวสามารถใช้รักษาบาดแผลได้ พวกเขายังคิดว่าอาจมีประโยชน์ในระหว่างการผ่าตัด ซึ่งโดยปกติศัลยแพทย์ต้องใช้เวลามากในการควบคุมเลือดออก
Nabzdyk กล่าวว่า "เราสามารถทำการผ่าตัดที่ซับซ้อนได้หลายอย่างในทางเทคนิค แต่ความสามารถในการควบคุมเลือดออกรุนแรงโดยเฉพาะอย่างยิ่งได้อย่างรวดเร็วยังไม่ดีขึ้น"
อีกวิธีหนึ่งที่เป็นไปได้คือช่วยหยุดเลือดไหล ผู้ป่วยเหล่านี้มีหลอดพลาสติกสอดเข้าไปในหลอดเลือด เช่น หลอดที่ใช้สำหรับสายสวนหลอดเลือดแดงหรือหลอดเลือดดำส่วนกลาง หรือ extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) ระหว่าง ECMO จะใช้เครื่องสูบเลือดของผู้ป่วยออกจากร่างกายเพื่อให้ออกซิเจน ใช้รักษาผู้ที่มีภาวะหัวใจล้มเหลวหรือปอดล้มเหลวอย่างรุนแรง โดยปกติหลอดจะใส่เป็นเวลาหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน และเลือดออกที่บริเวณที่สอดสายเข้าไปอาจทำให้เกิดการติดเชื้อได้
ข้อมูลอ้างอิง: “แปะแรงบันดาลใจจาก barnacle gum เพื่อการปิดผนึกห้ามเลือดอย่างรวดเร็วและไม่มีการแข็งตัวของเลือด” ผู้แต่ง: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Tiffany L. Sarrafian, Xinyu Mao, Claudia E. Varela, Ellen T. Roche, Leigh G. Griffiths, Christoph S . Nabzdyk และ Xuanhe Zhao, 9 สิงหาคม 2021, วิศวกรรมชีวการแพทย์ธรรมชาติ DOI: 10.1038 / s41551-021-00769-y
นักวิจัยได้รับเงินทุนจาก MIT Deshpande Center เพื่อช่วยให้พวกเขาทำการค้ากาว ซึ่งพวกเขาหวังว่าจะบรรลุผลหลังจากการศึกษาพรีคลินิกเพิ่มเติมเกี่ยวกับแบบจำลองสัตว์ การวิจัยยังได้รับทุนจากสถาบันสุขภาพแห่งชาติ มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ และสำนักงานวิจัยกองทัพบกผ่านสถาบันนาโนเทคโนโลยีทหารที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์และมูลนิธิซอลล์
ได้โปรด โปรดทำการค้าโดยเร็วที่สุด ภรรยาของฉันปิดแผลด้วยกาว ต่อยเหมือนนรก บางทีฉันอาจเป็นทารก อย่างที่เธอพูดทุกครั้งที่เธอสมัคร
SciTechDaily: บ้านที่ดีที่สุดของข่าววิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีตั้งแต่ปี 1998 ติดตามข่าวสารล่าสุดเกี่ยวกับเทคโนโลยีผ่านอีเมลหรือโซเชียลมีเดีย
การศึกษาผู้ป่วย 6.2 ล้านคนโดย Kaiser Permanente และนักวิจัยของ CDC จะดำเนินต่อไปเป็นเวลา 2 ปี นักวิจัยจากสถาบันการแพทย์กลางและซีซาร์กำลังรวบรวมบันทึกด้านสุขภาพ ...