新型注射凝胶能在战场上拯救生命吗?

新型注射凝胶能在战场上拯救生命吗?

血液是人体维持生命的重要通道,除了受伤之外,其他情况下,血液都有强烈的动机尽可能畅通地流动。当出现割伤或大面积出血时,血小板会冲向伤口,这是人体绝望的行动之一,目的是切断刚刚自由流动的血液。这种切换需要时间,而且尽管血小板在创伤情况下或战场上表现良好,但它们可能无法在没有帮助的情况下快速发挥作用。现在,德克萨斯农工大学、哈佛大学和麻省理工学院的科学家团队刚刚开发出一种可注射凝胶,使用合成纳米血小板来止血。

《ACS Nano》杂志介绍,这种凝胶中含有直径为 20 至 30 纳米、厚度仅为 1 纳米的特制血小板。这种薄薄的形状使它们几乎是二维的。这些合成纳米血小板的边缘带正电,而顶部和底部带负电。边缘会吸引其他纳米血小板带相反电荷的顶部和底部,当注射到出血源时,会形成一层纳米级鳞片——或者世界上最小的盾形指骨。

制造凝血助剂的另一个挑战是确保它能封住伤口,而不会产生其他物质;这样当不再需要它时,它就可以被身体排出。这种可生物降解的凝胶将合成血小板放在伤口处,让它们在与身体自身的愈合因子一起构建结构,然后安全地留在原位。与血液的天然凝血能力相比,水凝胶和血小板混合物可将凝血时间缩短高达 77%。在动物试验中,所有用凝胶治疗的受试者都存活了 28 天,没有从旧伤口出血。此外,这种凝胶是完全可生物降解的,这意味着它一旦发挥了作用,就可以被伤口吸收,无需手术将其取出。

这项研究的主要作者、生物医学工程师 Akhilesh Gaharwar 表示,他设想士兵们可以将这种材料装在预装注射器中带入战场,在受伤后难以求助时进行凝血以挽救生命。但这需要多长时间?“也许在未来五到七年内,我们可以期待看到装满这种水凝胶的注射器,可以装在急救箱中,”Garharwar 告诉《大众科学》 。“除了院外紧急情况外,我们预计这项技术还可以用于手术室。”

Gaharwar 并不是唯一一个希望获得这种结果的人。美国陆军研究办公室支持了这项研究,很容易理解他们为什么想要一种快速起效的战场凝血剂。

“这种水凝胶让我感到兴奋,我知道我们尝试过轻盈且容易被冲走的泡沫,但水凝胶非常致密,”前陆军特种作战军医约翰·斯坦博告诉《大众科学》 。“我对这项技术的理解是,凝胶在伤腔内足够致密,血液的压力不会将凝胶冲走。它会进入伤口,与伤腔贴合。这看起来非常有前景。”

自从服役以来,斯坦博就参与开发了 XStat,这是一种特殊的注射器,里面装满了海绵,用于阻止战场伤口流血。然而,斯坦博对这种凝胶的主要保留意见是它在寒冷环境中的效果如何,比如阿富汗山区的战场。“如果我包扎伤口,外面温度只有 15 度,这会影响凝胶吗?凝胶是否会被冻结在块状物中,无法注射到体内?这是一个缺点。如果它不能在零度以下使用,那就不好了。”

但仅仅因为存在障碍并不意味着它们无法克服。斯坦博总结道:“我认为这些都是那些人已经在考虑的事情,他们会解决的。”

乔·兰多利纳 (Joe Landolina) 也有制作治疗伤口的凝胶的经验。他的公司 Suneris 生产的 VetiGel 是另一种用于伤口止血的凝胶。VetiGel 不是使用纳米血小板,而是在伤口处形成网状结构。兰多利纳是这样描述它的:

这种水凝胶的未来会怎样?“开发这种水凝胶的下一步是使其具有‘生物活性’,”Gaharwar 说道。

当被问及这种新型水凝胶时,兰多利纳说:“从这篇论文来看,我认为它还处于非常早期的阶段。我们在止血行业知道,对老鼠有效的方法在扩大规模后并不总是有效。话虽如此,我们正在研究的是一种凝胶,所以我们坚信,一种能够贴合伤口的凝胶或技术,无论是凝胶还是其他形式,都是理想的止血剂。”

因此,在未来,当战地医护人员手忙脚乱地处理战伤时,他们不会只想着如何挽救局面,而是要寻找药膏。

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