MIT-ingenjörer har utvecklat en biologisk beläggning i nanoskala som kan stoppa blödning nästan omedelbart, ett framsteg som dramatiskt skulle kunna förbättra överlevnaden för soldater som skadats i strid.

Forskarna, ledd av Paula Hammond och finansierad av MIT:s Institute of Soldier Nanotechnologies och ett Danmark-baserat företag, Ferrosan Medical Devices A/S, skapat en spraybeläggning som innehåller trombin, ett koaguleringsmedel som finns i blod. Svampar belagda med detta material kan lagras stabilt och lätt att bära av soldater eller medicinsk personal. Svamparna kan också visa sig vara värdefulla på civila sjukhus, säger Hammond, David H. Koch professor i teknik.

"Förmågan att enkelt förpacka blodkoaguleringsmedlet i detta svampsystem är mycket tilltalande eftersom du kan packa dem, förvara dem och dra ut dem snabbt, " säger hon.

Hammond och hennes kollegor beskrev tekniken i onlineupplagan den 27 december av Avancerade material . Uppsatsens huvudförfattare är Anita Shukla PhD ’11, som nu är postdoc vid Rice University.

Okontrollerad blödning är den främsta orsaken till traumadöd på slagfältet. Traditionella metoder för att stoppa blödningar, t.ex. turneringar, är inte lämpliga för nacken och många andra delar av kroppen. På senare år har forskare har prövat alternativa tillvägagångssätt, som alla har vissa nackdelar. Fibrinförband och lim har kort hållbarhet och kan orsaka ett negativt immunsvar, och zeolitpulver är svåra att applicera under blåsiga förhållanden och kan orsaka allvarliga brännskador. Ett annat alternativ är bandage gjorda av kitosan, ett derivat av det primära strukturella materialet i skaldjurs exoskelett. Dessa bandage har haft viss framgång men kan vara svåra att forma för att passa komplexa sår.

Många civila sjukhus använder en mycket absorberande gelatinsvamp tillverkad av Ferrosan för att stoppa blödningar. Dock, dessa svampar måste blötläggas i flytande trombin precis innan applicering på såret, vilket gör dem opraktiska för användning på slagfältet. Hammonds team kom på idén att belägga svamparna med ett blodkoagulerande medel i förväg, så att de skulle vara redo när det behövs, för antingen militärt eller civilt bruk.

Att göra det, forskarna utvecklade en biologisk beläggning i nanoskala som består av två alternerande lager sprayade på ett material, såsom svamparna som används i denna studie. Forskarna upptäckte att lager av trombin, ett naturligt koaguleringsprotein, och garvsyra, en liten molekyl som finns naturligt i te, ge en film innehållande stora mängder funktionellt trombin. Båda materialen är redan godkända av U.S. Food and Drug Administration, som kan hjälpa till med godkännandeprocessen för en kommersialiserad version av svamparna, säger Shukla.

En viktig fördel med spraymetoden är att den tillåter att en stor mängd trombin packas in i svamparna, beläggning även de inre fibrerna, säger David King, en traumakirurg och instruktör i kirurgi vid Massachusetts General Hospital som inte var involverad i denna forskning.

"Alla befintliga hemostatiska material lider av samma begränsning, som är att kunna leverera ett tillräckligt tätt paket av hemostatiskt material till blödningsstället. Det är därför det här nya materialet är spännande, säger kungen, också en arméreservist som har tjänstgjort i Afghanistan som chef för traumakirurgi.

En gång sprayad, svamparna kan förvaras i månader före användning. Svamparna kan också formas för att passa formen på vilket sår som helst. "Nu har vi ett alternativ som kan användas utan att applicera en stor mängd tryck och som kan anpassa sig till en mängd olika sår, för att svamparna är så formbara, säger Shukla.

I tester med djur på Ferrosan, de belagda svamparna applicerades på sår, med lätt tryck (från en mänsklig tumme), i 60 sekunder - och stoppade blödningen inom den tiden. Svampar som saknade trombin krävde minst 150 sekunder för att stoppa blödningen. En enkel gasväv, tillämpas i 12 minuter (längden på experimentet), stoppade inte blödningen.

Forskarna har lämnat in en patentansökan på denna teknik och på liknande svampar belagda med antibiotikumet vankomycin. Hammonds labb arbetar nu med att kombinera blodkoagulering och antibiotika i en enda svamp.

Den här historien återpubliceras med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT-forskning, innovation och undervisning.