Interne bloedingen zijn een belangrijke doodsoorzaak op het slagveld, maar een nieuwe injecteerbaar materiaal, ontwikkeld door een team van onderzoekers van de Texas A&M University en het Massachusetts Institute of Technology, zou gewonde soldaten de tijd kunnen geven die ze nodig hebben om te overleven door bloedverlies door ernstig inwendig letsel te voorkomen.

De potentieel levensreddende behandeling komt in de vorm van een biologisch afbreekbare gelatinesubstantie die is ingebed in silicaatschijfjes van nanoformaat die helpen bij de coagulatie. Eenmaal geïnjecteerd, het materiaal klikt op zijn plaats op de plaats van de verwonding en vermindert snel de tijd die nodig is om bloed te stollen - in sommige gevallen met maar liefst 77 procent, zegt Akhilesh Gaharwar, assistent-professor biomedische technologie bij Texas A&M en lid van het onderzoeksteam. De bevindingen van het team zijn gedetailleerd in het wetenschappelijke tijdschrift ACS Nano en ondersteund door het onderzoeksbureau van het Amerikaanse leger.

Hoewel het nog in de vroege testfase zit, Gaharwar stelt zich voor dat het biomateriaal vooraf in spuiten wordt geladen die soldaten kunnen meenemen naar gevechtssituaties. Als een soldaat een penetratie ervaart, onsamendrukbare verwonding - een waarbij het moeilijk, zo niet onmogelijk is om de druk uit te oefenen die nodig is om de bloeding te stoppen - hij of zij kan het materiaal in de wond injecteren waar het een snelle coagulatie veroorzaakt en voldoende tijd geeft om naar een medische faciliteit te gaan voor behandeling, hij zegt.

"De tijd om naar een medische faciliteit te gaan kan een half uur tot een uur duren, en dit uur is cruciaal; het kan beslissen over leven en dood, " zegt Gaharwar. "De combinatie van injecteerbaarheid van ons materiaal, snel mechanisch herstel, fysiologische stabiliteit en het vermogen om stolling te bevorderen resulteren in een hemostaat voor de behandeling van onsamendrukbare wonden buiten het ziekenhuis, noodsituaties, ' zegt Gaharwar.

In tegenstelling tot sommige injecteerbare oplossingen, die het risico inhouden om naar andere delen van het lichaam te stromen en onbedoelde en mogelijk schadelijke stolselvorming te vormen, het materiaal dat door Gaharwar en zijn collega's is ontworpen, stolt op de plaats van de wond en begint de coagulatie in het beoogde gebied te bevorderen. Bovendien, het volbrengt dit, Gaharwar legt uit, zonder de noodzaak van toegepaste druk, scheiden van andere soorten wondbehandelingen zoals tourniquets, pleisters en kitten.

"De meeste van deze doordringende verwondingen, die tegenwoordig het resultaat zijn van explosieven, bloedvaten scheuren en interne bloedingen veroorzaken waardoor een persoon constant bloed verliest, " merkt Gaharwar op. "Je kunt geen druk uitoefenen in je lichaam, dus je moet iets hebben dat het bloed snel kan stollen zonder dat er druk nodig is."

Om het materiaal te engineeren, Gaharwar en zijn collega-onderzoekers gingen over het modificeren van een stof die bekend staat als een hydrogel. Hydrogels zijn biologisch afbreekbare materialen die in een aantal biomedische toepassingen worden gebruikt vanwege hun compatibiliteit met het lichaam en zijn processen. Door tweedimensionale nanobloedplaatjes in de hydrogel te plaatsen, het team was in staat om de mechanische eigenschappen van materiaal aan te passen. Eigenlijk, ze manipuleerden het materiaal zodat het in het lichaam kon worden geïnjecteerd en dan eenmaal in het lichaam zijn vorm kon herwinnen - iets dat nodig is om zichzelf op zijn plaats op de wond te vergrendelen, Gaharwar legt het uit.

Het gebruik van tweedimensionale materialen, Gaharwar zegt, vertegenwoordigt een nieuwe richting in de biomedische technologie. Tweedimensionale materialen zijn ultradunne stoffen met een groot oppervlak maar een dikte van enkele nanometers of minder. Denk aan een vel papier, maar dan op een veel kleinere schaal. Bijvoorbeeld, een vel papier is 100, 000 nanometer dik; Gaharwar's nanobloedplaatjes zijn één nanometer dik.

Gaharwar en zijn collega's gebruiken tweedimensionale, schijfvormige deeltjes die bekend staan ​​als synthetische silicaat-nanoplaatjes. Door hun vorm, deze bloedplaatjes hebben een groot oppervlak, hij legt uit. De structuur, samenstelling en rangschikking van de bloedplaatjes resulteren in zowel positieve als negatieve ladingen op elk deeltje. Deze kosten, Gaharwar legt uit, ervoor zorgen dat de bloedplaatjes op een unieke manier interageren met de hydrogel. specifiek, de interactie zorgt ervoor dat de gel tijdelijk een verandering in zijn viscositeit ondergaat wanneer mechanische kracht wordt uitgeoefend, net als ketchup die uit een fles wordt geperst. Door deze verandering kan de hydrogel worden geïnjecteerd en zijn vorm eenmaal in het lichaam terugkrijgen, Gaharwar legt het uit.

Naast het veranderen van de mechanische eigenschappen van de hydrogel, deze schijfvormige nanobloedplaatjes interageren met bloed om stolling te bevorderen, Gaharwar zegt, opmerkend dat diermodellen hebben aangetoond dat stolselvorming optreedt in ongeveer één minuut in plaats van vijf minuten zonder de aanwezigheid van deze nanodeeltjes. Diermodel, hij voegt toe, hebben ook de vorming van levensreddende stolselvormingen aangetoond wanneer het verbeterde biomateriaal werd gebruikt.

"Deze 2D, silicaat nanodeeltjes zijn ongekend in het biomedische veld, en het gebruik ervan belooft te leiden tot zowel conceptuele als therapeutische vooruitgang op het belangrijke en opkomende gebied van tissue engineering, medicijnafgifte, kankertherapieën en immuuntechniek, ' zegt Gaharwar.

Aangemoedigd door de resultaten, het team is van plan het biomateriaal verder te verbeteren, zodat het de regeneratie van beschadigde weefsels kan initiëren door de vorming van nieuwe bloedvaten, zegt Gaharwar. Het resultaat, hij voegt toe, zou een tweeledige wondbehandeling kunnen zijn - een die niet alleen helpt bij het beheersen van schade, maar ook helpt bij het natuurlijke genezingsproces van het lichaam.