Предотвращение смертельной кровопотери с помощью глины
Огромное количество смертей от травматические повреждения происходит из-за неконтролируемого кровотечения. «Тяжёлая потеря крови может быстро привести к геморрагическому шоку», — сказал доктор Ахилеш Гахарвар, профессор биомедицинской инженерии в Техасском университете A&M. «Многие пациенты умирают в течение одного-двух часов после травмы. Этот критический период часто называют «золотым часом».
Гахарвар и его коллеги-исследователи из кафедры биомедицинской инженерии нашли способ продлить этот золотой час — используя глину. Гахарвар, доктор Дункан Мейтленд и доктор Тейлор Уэр разрабатывают набор инъекционных гемостатических бинтов — биомедицинских материалов, которые останавливают кровотечение и способствуют ускорению свертывания крови. Их исследования нацелены именно на глубокие внутренние кровотечения, где традиционные методы, такие как компрессия, невозможны.
Две статьи, недавно опубликованные в журналах Advanced Science и Advanced Functional Materials, показывают, что эти повязки могут сократить время кровотечения почти на 70%.
«В обычных условиях человеческая кровь сворачивается в течение шести-семи минут», — сказал Гахарвар. «Используя эти гемостатические повязки, мы можем сократить время свертывания до одной-двух минут».
Исследования основаны на классе материалов, которые используются для лечения ран на протяжении тысячелетий. Некоторые природные глинистые минералы содержат силикатные частицы, которые могут ускорять свертывание крови. Точные механизмы этого эффекта до сих пор остаются предметом активного исследования.
«Эти частицы глины использовались как гемостат в древних цивилизациях Китая, Месопотамии, Египта, Индии, Греции и Рима, вероятно, благодаря их впитывающим свойствам и прилипчивости к тканям», — сказал Гахарвар. «Древние народы делали пасту из воды и глиняных частиц и наносили её на раны, чтобы быстрее остановить кровотечение».
Заинтересованный свойствами частицы по свертыванию крови, Гахарвар начал изучать возможные применения синтетической частицы, которая позволила бы избежать риска заражения, связанного с натуральными глинами.
Задача — доставить эту частицу к месту повреждения и удержать её там. Высокий кровоток смывает порошки и пасты. Это не только не остановит кровотечение, но и рискует убить пациента другим способом. Частицы наносиликата достаточно мелкие, чтобы легко перемещаться через кровеносные сосуды к неповреждённым участкам тела, вызывая опасные для жизни тромбы и эмболию.
С помощью лаборатории Мейтленда исследователи объединили наносиликатные частицы с расширяющейся пеной. Хотя пена с частицами полностью стабильна в аппликаторе, она реагирует на тепло тела. После инъекции в рану он расширяется, заполняя всё пространство, запечатывая перерезанные кровеносные сосуды и удерживая наносиликат, свертывающий кровь, именно там, где ему нужно. Поскольку пена образует цельный фрагмент, нет риска отломки частиц и образования опасных тромбов в других частях тела.
В лаборатории исследователи выбрали совершенно другой подход: микроленты. Этот биоматериал доставляется в виде множества лентовидных структур, каждая из которых покрыта наносиликатными частицами, способствующими коагуляции.
Как и пена, микроленты используют тепло тела пациента, чтобы вызвать реакцию после установки. Каждая лента состоит из двух разных материалов, только один из которых реагирует на температуру тела. При контакте с телом пациента одна сторона ленты сокращается, вызывая её скручивание. Когда несколько лент скручиваются в месте травмы, они переплетаются, образуя единую пенообразную структуру. Даже если бы одна лента смогла вырваться, её размер не позволяет ей пройти через кровеносные сосуды, удерживая наносиликат с свертываемостью крови именно там, где ему нужно.
Совокупная экспертиза всех трёх исследовательских лабораторий может стать ответственной за будущее травматологической помощи. «Если эти материалы попадут в аптечки скорой помощи, а также в рюкзак солдата, они могут спасти множество жизней», — сказал Гахарвар. «Если вы сможете спасти 30–40% жертв геморрагического шока, это большое достижение».