Gli scienziati della Texas A&M University stanno sfruttando la potenza combinata della chimica basata su nanomateriali organici e un prodotto naturale trovato negli esoscheletri dei crostacei per aiutare ad avvicinare la medicina d'emergenza a una soluzione praticabile per mitigare la perdita di sangue, dall'ospedale al campo di battaglia.

L'emorragia è una delle principali cause di morte nelle lesioni traumatiche, quarto posto negli Stati Uniti con un costo totale di $ 671 miliardi nel 2013. Lavorando con un team interdisciplinare che coinvolge collaboratori dell'Università di Assiut in Egitto, Il gruppo di ricerca del chimico Texas A&M Karen Wooley ha sviluppato una medicazione bioassorbibile che si basa sulle già comprovate proprietà di tamponamento del flusso sanguigno del chitosano, un materiale naturale ampiamente utilizzato nelle medicazioni per ferite commerciali, portandole su scala nanometrica per aumentarne l'efficacia e l'impatto.

La squadra di Wooley, guidato dal dottorato di ricerca in chimica Texas A&M. studente e ricercatore di tecnologia spaziale della NASA Eric Leonhardt, ha incapsulato con successo nanofibre di chitosano altamente aggrovigliate all'interno di un idrogel a base di zucchero che si dissolve in appena sette giorni, lasciando dietro di sé una superficie di guarigione della ferita disponibile significativamente più ampia, eliminando al contempo la necessità di una successiva rimozione fisica. I loro risultati sono pubblicati in Comunicazioni sulla natura .

"Le medicazioni bioriassorbibili che possono essere applicate e lasciate nel sito della lesione sono desiderabili per una varietà di scenari di perdita di sangue, ad esempio, controllare le emorragie in caso di lesioni traumatiche e salvare vite umane sia sul fronte civile che militare, " ha detto Leonardo, che ha servito come primo autore sulla carta della squadra. "I materiali compositi che abbiamo sviluppato sono malleabili e potrebbero essere facilmente somministrati ai siti della ferita. Hanno anche ottenuto risultati significativamente migliori in termini di riduzione della quantità di perdita di sangue e del tempo necessario per raggiungere l'emostasi rispetto alle medicazioni bioriassorbibili disponibili in commercio in diversi animali Modelli."

I membri del team oltre a Leonhardt includono il dottorato di ricerca in ingegneria e scienza dei materiali Texas A&M. lo studente Nari Kang; Dottor Mahmoud Elsabahy, assistente direttore del Texas A&M Laboratory for Synthetic-Biological Interactions e direttore dell'Assiut Clinical Center of Nanomedicine presso l'Al-Rajhy Liver Hospital; e il dottor Mostafa A. Hamad, professore presso il Dipartimento di Chirurgia della Facoltà di Medicina di Assuit.

Elsabahy lo riconobbe, mentre il chitosano è un'opzione desiderabile in tali medicazioni grazie alla sua comprovata efficacia nel rallentare il flusso sanguigno e perché offre proprietà antimicrobiche bonus, ha anche la tendenza ad ammassarsi, rendendo difficile l'incorporazione in un materiale bioassorbibile. Il team ha superato questo ostacolo caricando il chitosano in un'impalcatura modello nanostrutturata per disperderlo meglio e aumentare la sua interazione con i componenti del sangue, accelerando così sia l'assorbimento che la guarigione.

Come primo passo nel loro rivoluzionario processo di scoperta, i ricercatori hanno sviluppato idrogel da ciclodestrine, un tipo di saccaride con legami degradabili idroliticamente, progettati con siti in grado di interagire ionicamente e legarsi alle molecole di chitosano. Dopo aver liofilizzato il materiale composito risultante, l'hanno esposto a una soluzione che ha rimosso l'impalcatura del modello. Hanno quindi utilizzato la microscopia elettronica a scansione per analizzare ulteriormente il chitosano, che hanno determinato essere stati assemblati in stuoie di nanofibre altamente intrecciate che misurano da 10 a 20 nanometri di diametro.

"Non solo queste fibre sono considerevolmente più piccole di quanto precedentemente riportato per il chitosano, sono anche molto desiderabili, dato che il corrispondente aumento della superficie dovrebbe migliorare notevolmente l'effetto emostatico, "disse Elsabahy, che ha ideato il progetto. "Riteniamo che questo lavoro migliorerà la portata del chitosano come tecnologia emostatica attraverso la dimostrazione della sua fabbricazione e l'uso come medicazione per ferite bioriassorbibile".

Ad oggi, il team ha applicato le proprie medicazioni composite per ferite a lesioni epatiche nei ratti, conigli e maiali, misurare la quantità di perdita di sangue, tempo all'emostasi e pressione arteriosa media in ogni caso per valutare l'efficacia. Le medicazioni sono state anche impiantate nel fegato e riprese dopo sette giorni per valutare la biodegradazione dei materiali compositi. Nessun residuo potrebbe essere osservato in nessuna delle impostazioni.

"L'emorragia è responsabile di oltre il 35% dei decessi pre-ospedalieri e di oltre il 40% dei decessi entro le prime 24 ore dall'infortunio, "Leonhardt ha detto. "Le medicazioni emostatiche hanno il potenziale per ridurre la morbilità e la mortalità attraverso il controllo precoce dell'emorragia. Queste medicazioni possono essere incluse nei kit di pronto soccorso e trasportate dai soldati per salvare vite umane sul campo di battaglia, e possono anche essere utilizzati per controllare il sanguinamento in vari scenari di lesioni e procedure chirurgiche negli ospedali. La medicazione emostatica assorbibile può essere lasciata nel sito della lesione ed eliminare la necessità di rimozione del portatore, che riduce il rischio di risanguinamento, in caso di rimozione del portatore di medicazioni non assorbibili, e diminuisce la durata necessaria per gli interventi chirurgici."

Wooley intende estendere questo lavoro iniziale alla valutazione dei materiali in studi che simulano scenari di emorragia letale, seguito da studi clinici. Inoltre, vorrebbe condurre futuri studi fondamentali per esplorare ulteriormente il meccanismo di formazione delle nanofibre di chitosano all'interno degli scaffold del modello, con l'obiettivo finale di ottenere il controllo sull'assemblaggio per consentire la messa a punto e l'ottimizzazione della morfologia risultante delle medicazioni.