Инженеры Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT) разработали наноразмерное биологическое покрытие, способное практически мгновенно останавливать кровотечения – изобретение, которое может значительно улучшить показатели выживаемости военнослужащих, получивших ранение в бою.

Ученые из MIT разработали покрытие из тромбина,
показанного на рисунке, и дубильной кислоты.
После напыления на поверхность этот материал
может остановить кровотечение в течение
нескольких секунд.
(Рис. Wikimedia/Nevit Dilmen)

Ученые под руководством профессора инженерии MIT Полы Хэммонд (Paula Hammond) создали покрытие, содержащее тромбин – природный фактор свертывания крови. Покрытые этим материалом губки могут долго храниться. Ими легко обеспечить как военнослужащих, так и медицинский персонал. По мнению Хэммонд, такие губки могут оказаться полезными и в гражданской медицине.

Неконтролируемое кровотечение является основной причиной смерти в результате ранений на поле боя. Традиционные методы остановки кровотечения, такие как кровоостанавливающие жгуты, не подходят для шеи и многих других частей тела. В последние годы ученые испытывали альтернативные подходы, но каждый из них имеет определенные недостатки. Перевязочные материалы с фибрином и клеи имеют короткий срок хранения и могут вызвать нежелательный иммунный ответ. Цеолитные порошки трудно применять при сильном ветре. Кроме того, они могут вызывать серьезные ожоги. Еще одним вариантом являются повязки, изготовленные из хитозана – производного основного строительного материала экзоскелета моллюсков. Эти повязки имели некоторый успех, но их трудно накладывать на сложные раны.

Для остановки кровотечения многие гражданские больницы используют желатиновые губки с высокой впитывающей способностью. Однако эти губки нужно пропитывать жидким тромбином непосредственно перед наложением на рану, что значительно затрудняет их использование в боевых условиях. Группа профессора Хэммонд решила покрыть губки свертывающим кровь веществом заранее, чтобы они всегда были готовы к применению как в боевых, так и в мирных условиях.

Для этого ученые разработали наноразмерное биологическое покрытие, состоящее из двух чередующихся слоев, напыляемых на какой-либо материал, например, как в этом исследовании, на губку. Они установили, что слои тромбина, природного белка свертывания крови, и дубильной кислоты, малой молекулы, присутствующей в чае, создают пленку, содержащую большое количество функционального тромбина. Оба материала уже удобрены Управлением по контролю над качеством пищевых продуктов и лекарственных препаратов США (U.S. Food and Drug Administration), что может помочь с утверждением коммерческого варианта губки.

Для создания гемостатических пленок, содержащих тромбин и дубильную кислоту, используется послойная сборка распылением. Технология сборки распылением
позволяет покрывать такими пленками пористые и абсорбирующие коммерческие желатиновые губки. Покрытые губки способствуют мгновенному гемостазу
в модели селезеночного кровотечения у свиней. Справа: желатиновая губка с биологическим нанопокрытием.
(Рис. onlinelibrary.wiley.com)

Главным преимуществом метода распыления является то, что он позволяет упаковать в губки большое количество тромбина, покрывающего даже внутренние волокна, комментирует новую разработку Дэвид Кинг (David King), хирург-травматолог Массачусетской общей больницы (Massachusetts General Hospital), не принимавший непосредственного участия в этом исследовании.

Губки с напыленным на них биологическим покрытием могут храниться в течение нескольких месяцев. Кроме того, благодаря эластичности им можно придать форму, соответствующую конфигурации любой раны.

В опытах на животных, проведенных датской компанией Ferrosan Medical Devices A/S, производящей приборы медицинского назначения и частично финансировавшей эту разработку, покрытые тромбином губки накладывались на раны с легким нажимом (большим пальцем) на 60 секунд и в течение этого времени останавливали кровотечение. Губкам без тромбина для этого требовалось, по крайней мере, 150 секунд. Простая марлевая повязка, наложенная на 12 минут (время эксперимента), не останавливала аналогичные кровотечения.

Исследователи подали заявку на патент на разработанную ими технологию, а также на подобные губки, покрытые антибиотиком ванкомицином. В настоящее время лаборатория профессора Хэммонд работает над созданием губки, в которой кровоостанавливающие свойства будут сочетаться с антибактериальной активностью.

Свою технологию профессор Хэммонд и ее коллеги описали в статье в интернет-издании журнала Advanced Materials.

Аннотация к статье Hemostatic Multilayer Coatings