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纳米级生物可吸收伤口敷料 新材料具有拯救士兵和平民生命的巨大潜力

发布时间:2019-05-30 14:50:05 来源:

德克萨斯A&M大学的科学家正在利用基于有机纳米材料的化学和甲壳类动物外骨骼中的天然产物的综合力量,帮助急救医学从医院到战场更接近减轻失血的可行解决方案。

出血是创伤性死亡的主要原因,2013年在美国排名第四,总成本为6,710亿美元。与来自埃及Assiut大学的合作者的跨学科团队合作,德克萨斯A&M化学家Karen Wooley的研究小组开发了一个生物可吸收伤口敷料,建立在已经证实的壳聚糖(一种广泛用于商业伤口敷料的天然材料)的血​​液流动特性的基础上 - 通过纳米级纳米级来提高其有效性和影响。

Wooley的团队由德克萨斯A&M化学博士领导。学生和美国宇航局太空技术研究员Eric Leonhardt成功地将高度纠缠的壳聚糖纳米纤维封装在糖基水凝胶中,在短短7天内溶解,留下了明显更大的可用伤口愈合表面,同时消除了后续物理去除的需要。他们的结果发表在Nature Communications上。

“可以应用并留在受伤部位的生物可吸收伤口敷料适用于各种失血情况 - 例如,控制创伤性伤害的出血并挽救民用和军用生命的生命,”Leonhardt说。作为团队论文的第一作者。“我们开发的复合材料具有延展性,可以很容易地施用于伤口部位。它们在减少失血量和在几种动物中对市售生物可吸收伤口敷料实现止血所需的时间方面也表现得更好。楷模。”

除Leonhardt外,团队成员还包括Texas A&M材料科学与工程博士。学生娜莉康; Mahmoud Elsabahy博士,德克萨斯A&M合成生物相互作用实验室助理主任,Al-Rajhy肝脏医院Assiut纳米医学临床中心主任; 以及医学院内外科教授Mostafa A. Hamad博士。

Elsabahy认识到,虽然壳聚糖在这种敷料中是理想的选择,因为它已被证明有效减缓血液流动,并且因为它提供了额外的抗菌性能,它还具有结块的倾向,使其难以掺入生物可吸收材料中。该团队通过将壳聚糖加载到纳米结构模板支架中来克服这一障碍,以更好地分散它并增加其与血液成分的相互作用,从而加速吸收和愈合。

作为其突破性发现过程的第一步,研究人员从环糊精(一种具有可水解降解键的糖类)开发出水凝胶,其设计具有能够与壳聚糖分子发生离子相互作用并与之结合的位点。在冷冻干燥所得复合材料后,将它们暴露于除去模板支架的溶液中。然后他们使用扫描电子显微镜进一步分析壳聚糖,他们确定壳聚糖已组装成直径约10至20纳米的高度缠结的纳米纤维垫。

“这些纤维不仅比先前报道的壳聚糖纤维小得多,它们也是非常理想的,因为相应的表面积增加预计会大大增强止血效果,”Elsabahy说,他构思了该项目。“我们相信这项工作将通过展示其作为生物可吸收伤口敷料的示范来增强壳聚糖作为止血技术的范围。”

迄今为止,该团队已将他们的复合伤口敷料应用于大鼠,兔子和猪的肝损伤,测量失血量,止血时间和每种情况下的平均动脉压以测量有效性。敷料也被植入肝脏并在七天后成像以评估复合材料的生物降解。在任何设置中都没有观察到残留物。

“在出血的前24小时内,出血导致超过35%的院前死亡和超过40%的死亡,”Leonhardt说。“止血敷料有可能通过早期控制出血来降低发病率和死亡率。这些敷料可以包含在急救包中,由士兵携带以拯救战场上的生命,并且它们还可用于控制各种伤害中的出血医院的情景和外科手术。可吸收的止血敷料可以留在损伤部位,消除了去除血管的必要性,这可以降低再出血的风险 - 如果载体去除不可吸收的敷料 - 并减少手术干预所需的持续时间。“

Wooley打算将这项初步工作扩展到模拟致命性出血情景的研究中的材料评估,然后进行临床试验。此外,她希望进行未来的基础研究,以进一步探索模板支架内壳聚糖纳米纤维形成的机制,目的是最终实现对组件的控制,以便能够调整和优化伤口敷料的最终形态。

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