Исследовательская группа Корейской академии наук и технологий (KAIST) недавно объявила об успешной разработке нового типа порошкового гемостатического материала распыляемого типа. Просто распылите его на рану, и примерно за одну секунду он сформирует прочный гидрогелевый барьер, почти мгновенно закрывая сильные кровоточащие раны. Считается, что это значительно повысит вероятность успеха спасательных операций на поле боя и в различных чрезвычайных ситуациях. В исследовательскую группу входит действующий майор армии. Этот опыт также позволяет этой технологии быть тесно связанной с реальными боевыми потребностями на ранних стадиях проектирования.

В настоящее время геморрагический шок по-прежнему остается основной причиной смерти от боевых ранений. Как быстро остановить кровотечение за очень короткое время и в экстремальных условиях — проблема, с которой сталкиваются как военные службы спасения на поле боя, так и гражданская служба первой помощи. Исследовательская группа под руководством профессора Стива Парка с факультета материаловедения и инженерии и профессора Сангёнга Джона с факультета биологических наук KAIST разработала гемостатический материал порошкового типа нового поколения. После непосредственного распыления на рану он может быстро загустеть примерно за одну секунду, образуя высокопрочный защитный слой. Ожидается, что он станет «переносным» средством защиты на полях сражений и в местах стихийных бедствий.

По сравнению с кровоостанавливающими материалами типа пластыря, обычно используемыми в клинической практике, этот порошкообразный препарат имеет очевидные преимущества в адаптации к ранам сложной формы. Традиционные кровоостанавливающие пластыри из-за своей плоской структуры трудно плотно прилегать к глубоким ранам или ранам неправильной формы. Они также чувствительны к высоким температурам и влажности, что ограничивает их использование и хранение в суровых условиях, таких как поля сражений и зоны стихийных бедствий. Недавно разработанный порошок может покрывать раны различной глубины и формы. Одна формула может справиться с несколькими типами травм, что значительно повышает гибкость оказания первой помощи.

Разработанный на этот раз «порошок AGCL» обеспечивает сверхскоростной гемостаз благодаря тщательно разработанному механизму ионного геля. Он состоит из различных природных полимерных материалов: альгинат и геллановая камедь могут быстро вступать в реакцию с ионами кальция в крови, образуя гидрогелевую сетку с функцией физической блокировки; Хитозан в сочетании с компонентами крови усиливает химические и биологические гемостатические эффекты. После того, как порошок вступит в контакт с кальцийсодержащей кровью, он в течение одной секунды завершит превращение порошка в трехмерную гелевую структуру, «запечатывая» рану и блокируя кровопотерю от источника.

Благодаря внутренней конструкции исследовательская группа позволяет порошку AGCL поглощать кровь, в 7 раз превышающую его собственный вес (примерно 725%), и при этом может эффективно блокировать кровоток при высоком давлении и массивном кровотечении. Эксперименты показывают, что гидрогелевый барьер, образованный этим материалом, имеет прочность сцепления более 40 кПа, выдерживает давление, эквивалентное жесткому прессованию, и обладает значительно лучшими герметизирующими характеристиками, чем существующие коммерческие гемостатические продукты.

С точки зрения безопасности порошок AGCL состоит из полностью натуральных исходных материалов и демонстрирует хорошую совместимость с клетками крови и тканями. Экспериментальные данные показывают, что степень его гемолиза составляет менее 3%, выживаемость клеток превышает 99%, антибактериальный эффект достигает 99,9%. В экспериментах на животных после использования этого материала для лечения ран было замечено, что заживление ран ускорялось, а также значительно улучшалась регенерация кровеносных сосудов и коллагена, что демонстрировало потенциальные преимущества в пользу регенерации тканей.

В экспериментах на моделях хирургического повреждения печени, которые ближе к клиническим сценариям, порошок AGCL оказался значительно лучше, чем коммерчески доступные гемостатические материалы, в снижении кровопотери и сокращении времени гемостаза. Через две недели после операции показатели функции печени животного практически вернулись к нормальному уровню, а при оценке системной токсичности не было выявлено аномальных реакций, что еще раз подтверждает перспективность применения этого материала в медицинской хирургии и лечении травм.

Примечательно, что порошок остается стабильным в течение как минимум двух лет при комнатной температуре и высокой влажности, сохраняя хорошие характеристики. Эта особенность делает его особенно подходящим для длительного хранения и быстрого развертывания в военных лагерях, на передовой линии боевых действий, на местах стихийных бедствий и в районах с ограниченными медицинскими ресурсами, обеспечивая более надежную материальную поддержку системы первой помощи.

Хотя технология изначально разрабатывалась с учетом оборонных нужд, исследовательская группа полагает, что ее потенциальное применение выходит далеко за рамки военного гемостаза. Ожидается, что распыляемые порошкообразные кровоостанавливающие средства сыграют свою роль, начиная от спасения при крупных стихийных бедствиях и заканчивая первичной медико-санитарной помощью в развивающихся странах, а также ежедневной первой помощи и хирургическими сценариями. Распыляемые порошкообразные кровоостанавливающие средства, как ожидается, сыграют свою роль и рассматриваются как один из типичных случаев успешного «распространения» технологий национальной обороны в гражданскую медицинскую помощь. Соответствующие достижения также были оценены как репрезентативные примеры перехода от «технологий поля боя» к сфере социального здравоохранения.

Исследование было опубликовано в журнале «Advanced Functional Materials», а статья называется «Ионный гелеобразующий порошок для сверхбыстрого гемостаза и ускоренного заживления ран». Проект получил финансирование от Национального исследовательского фонда Кореи (NRF) и других учреждений и получил премию министра обороны Кореи на Национальной академической конференции по обороне KAIST-KNDU 2024 года, а также получил президентскую премию KAIST «Q-Day» 2025 года. Он был признан за свои двойные качества: научные инновации и практическую ценность для национальной обороны.

Кюсун Пак, аспирант, участвовавший в исследовании, а также действующий армейский майор, сказал, что одной из основ современной войны является минимизация потерь. «Именно с миссией «спасти жизнь еще одного товарища» я посвятил себя этому исследованию». Он надеется, что эта технология не только спасет жизни солдат на поле боя в будущем, но также сыграет роль в гражданской медицинской системе и станет ключевым инструментом для защиты большего числа жизней.

Составлено из /ScitechDaily