اسفنجی که خونریزی را متوقف می کند!

به گزارش ایسنا، محققان دانشگاه علوم پزشکی تبریز با همکاری بسیاری از مراکز دانشگاهی داخلی و بین المللی موفق به طراحی اسفنج چسبنده نانوکامپوزیتی شدند که می تواند خونریزی های شدید و تراکم ناپذیر را با سرعت بالا کنترل کند. این ماده ابتکاری بر پایه سلولز زیست سازگار است که با استفاده از پلی دوپامین و نانورس لاپونیت ساخته شده است و همچنین دارای چسبندگی بالا، جذب فوق العاده و توانایی فعال کردن مسیرهای لخته شدن خون است. نتایج آزمایشگاهی و حیوانی نشان می دهد که این نانواسفنگ به میزان قابل توجهی میزان خونریزی را کاهش می دهد و در مقایسه با عوامل هموستاتیک تجاری از ایمنی زیستی خوبی برخوردار است. این موفقیت ممکن است افق جدیدی را در درمان خونریزی های کشنده در طب اورژانس بگشاید.

خونریزی شدید یکی از علل اصلی مرگ در حوادث ناگهانی، تصادفات، جنگ ها و جراحی های پیچیده است. در اکثر این موارد خونریزی به گونه ای است که امکان اعمال فشار مستقیم به محل زخم وجود ندارد و روش های معمول برای کنترل خونریزی اثر خود را از دست می دهند. به همین دلیل، توسعه موادی که می توانند خونریزی کشنده را در سریع ترین زمان ممکن و بدون نیاز به فشار مکانیکی متوقف کنند، به یک نیاز فوری در پزشکی اورژانس تبدیل شده است. پیشرفت های اخیر در فناوری نانو پزشکی، افق های جدیدی را برای مقابله با این چالش حیاتی گشوده است.

محققان دانشگاه علوم پزشکی تبریز با همکاری دانشگاه تبریز، دانشکده پزشکی دانشگاه کوچ و بسیاری از مراکز تحقیقاتی دیگر موفق به ساخت اسفنج نانوکامپوزیت چسبنده و زیست سازگاری شدند که می تواند خونریزی های شدید و تراکم ناپذیر را با سرعت و کارایی بالا کنترل کند. این موفقیت می تواند نقش تعیین کننده ای در نجات جان بیماران در شرایط بحرانی داشته باشد.

این اسفنج نانوکامپوزیت بر اساس سلولز اصلاح شده با اسید سیتریک طراحی شده و با دو جزء مهم در مقیاس نانو تقویت شده است: پلی دوپامین (PDA) و نانوذرات خاک رس لاپونیت. ترکیب هوشمندانه این اجزا یک ساختار چند شبکه ای ایجاد کرده است که به طور همزمان خواص فیزیکی و شیمیایی لازم برای لخته شدن سریع خون را فراهم می کند.

خونریزی غیر قابل تراکم، مانند خونریزی اندام عمیق یا رگ بزرگ، یکی از مشکلات حل نشده پزشکی اورژانس باقی مانده است. بسیاری از عوامل هموستاتیک موجود در بازار یا فاقد چسبندگی کافی هستند، یا توانایی محدودی در جذب خون دارند، یا در شرایط فشار بالا نشت می کنند و از کار می افتند. به همین دلیل، توسعه ماده ای که بتواند به بافت بچسبد، خون را به سرعت جذب کند و مسیرهای انعقادی را فعال کند، یک نیاز اساسی در نظر گرفته می شود.

بخش نانو این تحقیق نقش محوری در عملکرد این اسفنج دارد. پلی دوپامین با الهام از پروتئین های چسبنده صدف ها می تواند چسبندگی بسیار بالایی به بافت های مرطوب در مقیاس نانو ایجاد کند. در این سیستم، چسبندگی اسفنج به ناحیه خونریزی تقریباً به 405 کیلو پاسکال می رسد. عددی که توانایی ایجاد یک مانع فیزیکی قوی بر روی زخم را فراهم می کند. علاوه بر این، نانوذرات لاپونیت با سطح ویژه بالا و بار سطح فعال به افزایش تعامل با سلول‌های خونی و فعال کردن مسیرهای انعقادی کمک می‌کنند. از نظر ساختاری، این اسفنج دارای تخلخل بسیار بالا (تقریبا 70%) و ظرفیت جذب فوق العاده ای است، به طوری که هر گرم اسفنج می تواند تقریباً 48 گرم خون را جذب کند. این ویژگی باعث می شود گلبول های قرمز و پلاکت ها به سرعت در ناحیه زخم متمرکز شوند و شرایط لازم برای هموستاز اولیه را فراهم کند.

ساختار شیمیایی هوشمندانه این نانوکامپوزیت فراتر از نقش فیزیکی، مسیرهای لخته شدن خون را به صورت هم افزایی فعال می کند. نتایج نشان می‌دهد که این اسفنج می‌تواند فاکتورهای لخته‌کننده مهمی از جمله XI، IX، X، II و VII را در هر دو مسیر انعقاد درونی و بیرونی تحریک کند. این ویژگی به طور قابل توجهی سرعت تشکیل لخته پایدار را افزایش می دهد.

ارزیابی های آزمایشگاهی عملکرد هموستاتیک این نانوکامپوزیت نتایج قابل توجهی را نشان داده است. میزان تجمع گلبول های قرمز تقریباً به 100 درصد، شاخص انعقاد خون تقریباً به 10 درصد و فعال شدن و تجمع پلاکت ها تقریباً به 93 درصد رسیده است. علاوه بر این، زمان لخته شدن خون به طور قابل توجهی کاهش یافت. تعدادی شاخص که کارایی بالای این سیستم را نشان می دهد.

در آزمایشات حیوانی، این اسفنج نانوکامپوزیت عملکردی فراتر از عوامل هموستاتیک تجاری را نشان داد. در مدلی از خونریزی شدید فشار خون بالا تراکم ناپذیر، میزان خونریزی در قلب خرگوش نیوزیلندی بیش از دو برابر، در کبد بیش از 15 برابر و در شریان فمورال موش بیش از سه برابر در مقایسه با نمونه های تجاری کاهش یافت. این نتایج از نظر آماری معنی دار گزارش شد.

از منظر ایمنی زیستی، نتایج آزمایش in vivo نشان داد که این نانوکامپوزیت هیچ واکنش التهابی سیستمیک یا موضعی قابل توجهی ایجاد نمی کند. بررسی پارامترهای خونی، بیوشیمیایی و پاتولوژیک، زیست سازگاری مناسب این اسفنج را تایید می کند و امکان استفاده بالینی را تقویت می کند.

محققان با جمع‌بندی نتایج خود تأکید می‌کنند که اصلاح سلولز محدود شده توسط اسید سیتریک از طریق پلی دوپامین، نانورس لاپونیت و کلرید کلسیم منجر به دستیابی همزمان به عملکردهای فیزیکی و شیمیایی لازم برای هموستاز سریع می‌شود. این اسفنج نانوکامپوزیتی چند شبکه‌ای نمونه‌ای از کاربرد موفقیت‌آمیز نانومهندسی در پزشکی اورژانس محسوب می‌شود و ممکن است راه را برای توسعه نسل بعدی مواد لخته‌کننده خون هموار کند.