MIT-ingenieurs hebben een biologische coating op nanoschaal ontwikkeld die het bloeden vrijwel onmiddellijk kan stoppen, een vooruitgang die de overlevingskansen van soldaten die gewond zijn geraakt in de strijd drastisch zou kunnen verbeteren.

De onderzoekers, geleid door Paula Hammond en gefinancierd door MIT's Institute of Soldier Nanotechnologies en een in Denemarken gevestigd bedrijf, Ferrosan Medische Hulpmiddelen A/S, een spraycoating gemaakt die trombine bevat, een stollingsmiddel gevonden in bloed. Met dit materiaal bedekte sponzen kunnen stabiel worden bewaard en kunnen gemakkelijk door soldaten of medisch personeel worden gedragen. De sponzen kunnen ook waardevol zijn in burgerziekenhuizen, zegt Hammond, de David H. Koch Professor in Engineering.

“De mogelijkheid om het bloedstollingsmiddel gemakkelijk in dit sponssysteem te verpakken is erg aantrekkelijk omdat je ze kunt verpakken, berg ze op en trek ze er dan snel uit, ' zegt ze.

Hammond en haar collega's beschreven de technologie in de online editie van 27 december Geavanceerde materialen . Hoofdauteur van het artikel is Anita Shukla PhD '11, die nu een postdoc is aan de Rice University.

Ongecontroleerde bloedingen zijn de belangrijkste doodsoorzaak door trauma op het slagveld. Traditionele methoden om bloedingen te stoppen, zoals tourniquets, zijn niet geschikt voor de nek en vele andere delen van het lichaam. In recente jaren, onderzoekers hebben alternatieve benaderingen geprobeerd, die allemaal enkele nadelen hebben. Fibrineverbanden en lijmen hebben een korte houdbaarheid en kunnen een nadelige immuunrespons veroorzaken, en zeolietpoeders zijn moeilijk aan te brengen onder winderige omstandigheden en kunnen ernstige brandwonden veroorzaken. Een andere optie is verband gemaakt van chitosan, een derivaat van het primaire structurele materiaal van exoskeletten van schaaldieren. Die verbanden hebben enig succes gehad, maar kunnen moeilijk te vormen zijn om op complexe wonden te passen.

Veel burgerziekenhuizen gebruiken een sterk absorberende gelatinespons geproduceerd door Ferrosan om bloedingen te stoppen. Echter, die sponzen moeten vlak voor het aanbrengen op de wond in vloeibaar trombine worden gedrenkt, waardoor ze onpraktisch zijn voor gebruik op het slagveld. Het team van Hammond kwam op het idee om de sponzen vooraf in te smeren met een bloedstollingsmiddel, zodat ze klaar zouden staan ​​als dat nodig was, voor militair of civiel gebruik.

Om dat te doen, de onderzoekers ontwikkelden een biologische coating op nanoschaal die bestaat uit twee afwisselende lagen die op een materiaal zijn gespoten, zoals de sponzen die in dit onderzoek zijn gebruikt. De onderzoekers ontdekten dat lagen van trombine, een natuurlijk stollingseiwit, en looizuur, een klein molecuul dat van nature in thee voorkomt, een film opleveren die grote hoeveelheden functioneel trombine bevat. Beide materialen zijn al goedgekeurd door de Amerikaanse Food and Drug Administration, die zou kunnen helpen bij het goedkeuringsproces voor een gecommercialiseerde versie van de sponzen, zegt Shukla.

Een belangrijk voordeel van de spraymethode is dat er een grote hoeveelheid trombine in de sponzen kan worden gepakt, zelfs de binnenvezels coaten, zegt David Koning, een traumachirurg en chirurgie-instructeur in het Massachusetts General Hospital die niet betrokken was bij dit onderzoek.

“Alle bestaande hemostatische materialen lijden aan dezelfde beperking, wat in staat is om een ​​voldoende dicht pakket hemostatisch materiaal af te leveren op de bloedingsplaats. Daarom is dit nieuwe materiaal opwindend, " zegt koning, ook een legerreservist die in Afghanistan heeft gediend als hoofd traumachirurgie.

Eenmaal bespoten, de sponzen kunnen voor gebruik maanden worden bewaard. De sponzen kunnen ook worden gevormd om in de vorm van elke wond te passen. "Nu hebben we een alternatief dat kan worden gebruikt zonder een grote hoeveelheid druk uit te oefenen en dat zich kan aanpassen aan een verscheidenheid aan wonden, omdat de sponzen zo kneedbaar zijn, ', zegt Shukla.

In dierproeven bij Ferrosan, de gecoate sponzen werden op wonden aangebracht, met lichte druk (van een menselijke duim), gedurende 60 seconden - en stopte het bloeden binnen die tijd. Sponzen zonder trombine hadden minstens 150 seconden nodig om de bloeding te stoppen. Een eenvoudige gaaspleister, toegepast gedurende 12 minuten (de duur van het experiment), stopte het bloeden niet.

De onderzoekers hebben patent aangevraagd op deze technologie en op soortgelijke sponzen die zijn gecoat met het antibioticum vancomycine. Het laboratorium van Hammond werkt nu aan het combineren van de bloedstollings- en antibiotische activiteiten in één enkele spons.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.