L'emorragia interna è una delle principali cause di morte sul campo di battaglia, ma un nuovo, Il materiale iniettabile sviluppato da un team di ricercatori della Texas A&M University e del Massachusetts Institute of Technology potrebbe far guadagnare ai soldati feriti il ​​tempo di cui hanno bisogno per sopravvivere, prevenendo la perdita di sangue dovuta a gravi lesioni interne.

Il trattamento potenzialmente salvavita si presenta sotto forma di una sostanza gelatinosa biodegradabile che è stata incorporata con dischi di silicato di dimensioni nanometriche che aiutano nella coagulazione. Una volta iniettato, il materiale si blocca in posizione nel sito della lesione e riduce rapidamente il tempo necessario per la coagulazione del sangue, in alcuni casi di un enorme 77 percento, dice Akhilesh Gaharwar, assistente professore di ingegneria biomedica presso Texas A&M e membro del team di ricerca. I risultati del team sono dettagliati nella rivista scientifica ACS Nano e supportato dall'Ufficio di ricerca dell'esercito degli Stati Uniti.

Sebbene sia ancora in fase di test iniziale, Gaharwar immagina che il biomateriale venga precaricato in siringhe che i soldati possono portare con sé in situazioni di combattimento. Se un soldato sperimenta un penetrante, lesione incomprimibile - quella in cui è difficile se non impossibile applicare la pressione necessaria per fermare l'emorragia - lui o lei può iniettare il materiale nel sito della ferita dove innescherà una rapida coagulazione e fornire abbastanza tempo per raggiungere una struttura medica per trattamento, lui dice.

"Il tempo per raggiungere una struttura medica può richiedere da mezz'ora a un'ora, e quest'ora è cruciale; può decidere la vita e la morte, " Gaharwar dice. "La combinazione di iniettabilità del nostro materiale, rapido recupero meccanico, la stabilità fisiologica e la capacità di favorire la coagulazione si traducono in un emostatico per il trattamento di ferite incomprimibili in ambito extraospedaliero, situazioni di emergenza, " dice Gaharwar.

A differenza di alcune soluzioni iniettabili, che comportano il rischio di fluire in altre parti del corpo e formare formazioni di coaguli involontari e potenzialmente dannosi, il materiale progettato da Gaharwar e dai suoi colleghi si solidifica nel sito della ferita e inizia a promuovere la coagulazione nell'area mirata. Cosa c'è di più, realizza questo, Gaharwar spiega, senza bisogno di pressione applicata, separandolo da altri tipi di trattamenti per le ferite come i lacci emostatici, patch e sigillanti.

"La maggior parte di queste lesioni penetranti, che oggi sono il risultato di ordigni esplosivi, rompere i vasi sanguigni e creare emorragie interne attraverso le quali una persona perde costantemente sangue, " Note Gaharwar. "Non puoi applicare pressione all'interno del tuo corpo, quindi devi avere qualcosa che possa coagulare rapidamente il sangue senza bisogno di pressione."

Per ingegnerizzare il materiale, Gaharwar e i suoi colleghi ricercatori hanno modificato una sostanza nota come idrogel. Gli idrogel sono materiali biodegradabili utilizzati in numerose applicazioni biomediche a causa della loro compatibilità con il corpo e i suoi processi. Inserendo nanopiastrine bidimensionali nell'idrogel, il team è stato in grado di modificare le proprietà meccaniche del materiale. Essenzialmente, hanno manipolato il materiale in modo che potesse essere iniettato nel corpo e poi riacquistare la sua forma una volta all'interno del corpo - qualcosa necessario per bloccarsi in posizione nel sito della ferita, spiega Gaharwar.

L'uso di materiali bidimensionali, Gaharwar dice, rappresenta una nuova direzione nell'ingegneria biomedica. I materiali bidimensionali sono sostanze ultrasottili con un'area superficiale elevata ma uno spessore di pochi nanometri o meno. Pensa a un foglio di carta ma su una scala molto più piccola. Per esempio, un foglio di carta è 100, 000 nanometri di spessore; Le nanopiastrine di Gaharwar hanno uno spessore di un nanometro.

Gaharwar e i suoi colleghi impiegano bidimensionali, particelle a forma di disco note come nanopiastrine di silicato sintetico. A causa della loro forma, queste piastrine hanno un'area superficiale elevata, lui spiega. La struttura, la composizione e la disposizione delle piastrine determinano cariche sia positive che negative su ciascuna particella. Queste accuse, Gaharwar spiega, fanno sì che le piastrine interagiscano con l'idrogel in un modo unico. Nello specifico, l'interazione fa sì che il gel subisca temporaneamente una variazione della sua viscosità quando viene applicata una forza meccanica, proprio come il ketchup che viene spremuto da una bottiglia. Questo cambiamento consente all'idrogel di essere iniettato e riacquistare la sua forma una volta all'interno del corpo, spiega Gaharwar.

Oltre a modificare le proprietà meccaniche dell'idrogel, queste nanopiastrine a forma di disco interagiscono con il sangue per promuovere la coagulazione, Gaharwar dice, notando che i modelli animali hanno mostrato la formazione di coaguli che si verificano in circa un minuto anziché cinque minuti senza la presenza di queste nanoparticelle. Modello animale, Aggiunge, hanno anche dimostrato la formazione di coaguli salvavita quando è stato utilizzato il biomateriale potenziato.

"Questi 2D, le nanoparticelle di silicato non hanno precedenti in campo biomedico, e il loro uso promette di portare a progressi sia concettuali che terapeutici nel campo importante ed emergente dell'ingegneria dei tessuti, consegna farmaci, terapie contro il cancro e ingegneria immunitaria, " dice Gaharwar.

Incoraggiato dai suoi risultati, il team prevede di migliorare ulteriormente il biomateriale in modo che possa avviare la rigenerazione dei tessuti danneggiati attraverso la formazione di nuovi vasi sanguigni, dice Gaharwar. Il risultato, Aggiunge, potrebbe essere un duplice trattamento per le ferite, uno che non solo aiuta a controllare i danni, ma aiuta anche il naturale processo di guarigione del corpo.