Gli ingegneri del MIT hanno sviluppato un rivestimento biologico su scala nanometrica che può fermare l'emorragia quasi istantaneamente, un anticipo che potrebbe migliorare notevolmente i tassi di sopravvivenza per i soldati feriti in battaglia.

I ricercatori, guidato da Paula Hammond e finanziato dall'Institute of Soldier Nanotechnologies del MIT e da una società con sede in Danimarca, Ferrosan Dispositivi Medici A/S, ha creato un rivestimento spray che include trombina, un agente coagulante presente nel sangue. Le spugne rivestite con questo materiale possono essere conservate in modo stabile e facilmente trasportate da soldati o personale medico. Le spugne potrebbero rivelarsi preziose anche negli ospedali civili, dice Hammond, il professore di ingegneria David H. Koch.

"La capacità di confezionare facilmente l'agente coagulante in questo sistema di spugne è molto interessante perché puoi confezionarli, conservarli e poi estrarli rapidamente, "dice lei.

Hammond e i suoi colleghi hanno descritto la tecnologia nell'edizione online del 27 dicembre di Materiale avanzato . L'autore principale del documento è Anita Shukla PhD '11, che ora è un postdoc alla Rice University.

Il sanguinamento incontrollato è la principale causa di morte per trauma sul campo di battaglia. Metodi tradizionali per fermare l'emorragia, come i lacci emostatici, non sono adatti per il collo e molte altre parti del corpo. Negli ultimi anni, i ricercatori hanno provato approcci alternativi, tutte con qualche svantaggio. Le medicazioni e le colle di fibrina hanno una breve durata di conservazione e possono causare una risposta immunitaria avversa, e le polveri di zeolite sono difficili da applicare in condizioni di vento e possono causare gravi ustioni. Un'altra opzione sono le bende fatte di chitosano, un derivato del materiale strutturale primario degli esoscheletri dei crostacei. Quelle bende hanno avuto un certo successo, ma possono essere difficili da modellare per adattarsi a ferite complesse.

Molti ospedali civili utilizzano una spugna di gelatina altamente assorbente prodotta da Ferrosan per fermare l'emorragia. Però, quelle spugne devono essere imbevute di trombina liquida appena prima dell'applicazione sulla ferita, rendendoli poco pratici per l'uso sul campo di battaglia. Il team di Hammond ha avuto l'idea di rivestire in anticipo le spugne con un agente coagulante, così sarebbero stati pronti quando necessario, per uso militare o civile.

Fare quello, i ricercatori hanno sviluppato un rivestimento biologico su scala nanometrica che consiste in due strati alternati spruzzati su un materiale, come le spugne utilizzate in questo studio. I ricercatori hanno scoperto che gli strati di trombina, una proteina di coagulazione naturale, e acido tannico, una piccola molecola che si trova naturalmente nel tè, producono un film contenente grandi quantità di trombina funzionale. Entrambi i materiali sono già approvati dalla Food and Drug Administration degli Stati Uniti, che potrebbe aiutare con il processo di approvazione per una versione commercializzata delle spugne, dice Shukla.

Un vantaggio chiave del metodo spray è che consente di confezionare una grande quantità di trombina nelle spugne, rivestendo anche le fibre interne, dice David King, un chirurgo traumatologico e istruttore in chirurgia presso il Massachusetts General Hospital che non era coinvolto in questa ricerca.

“Tutti i materiali emostatici esistenti soffrono della stessa limitazione, che è in grado di fornire un pacchetto sufficientemente denso di materiale emostatico al sito di sanguinamento. Ecco perché questo nuovo materiale è entusiasmante, "dice Re, anche un riservista dell'esercito che ha prestato servizio in Afghanistan come capo della chirurgia traumatologica.

Una volta spruzzato, le spugne possono essere conservate per mesi prima dell'uso. Le spugne possono anche essere modellate per adattarsi alla forma di qualsiasi ferita. "Ora abbiamo un'alternativa che può essere utilizzata senza applicare una grande quantità di pressione e può adattarsi a una varietà di ferite, perché le spugne sono così malleabili, "dice Shukla.

Nei test con animali a Ferrosan, le spugne rivestite sono state applicate sulle ferite, con una leggera pressione (da un pollice umano), per 60 secondi e ha fermato l'emorragia entro quel tempo. Le spugne prive di trombina hanno richiesto almeno 150 secondi per fermare l'emorragia. Un semplice cerotto di garza, applicato per 12 minuti (la durata dell'esperimento), non ha fermato l'emorragia.

I ricercatori hanno depositato una domanda di brevetto su questa tecnologia e su spugne simili rivestite con l'antibiotico vancomicina. Il laboratorio di Hammond sta ora lavorando per combinare le attività di coagulazione del sangue e antibiotiche in un'unica spugna.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.