211service.com
Stoppa Battlefield Bleeding
Forskare vid Aurora Flight Sciences har utvecklat en påse som kan sättas in i ett stort, öppet sår för att stoppa livshotande blödningar inom några minuter. Påsen, som kallas en svällande hemostat, liknar en sittsäck och är gjord av ett polymerfibernät inkapslat i spandextyg. Polymeren absorberar blodet och när den gör det expanderar den och lägger tillräckligt tryck på sårets väggar för att stoppa blodflödet. Preliminära tester har också visat att påsen främjar koagulering: endast vattnet från blodet absorberas, därför koncentreras de naturliga koagulationsfaktorerna som finns i blodet.
En livräddare: De svullna hemostaterna (ovan) är utformade för att absorbera blod och stoppa blödningar i svåra sår. En superabsorberande polymer inuti varje påse suger upp blodet och expanderar, sätter tryck på sårets väggar och stoppar blodflödet.
Påsen skulle vara mest användbar för att behandla sår i områden på kroppen där en turniquet inte kunde appliceras och för sår som är för stora och svåra för hemostatiska bandage. En av huvudorsakerna till soldatdöd i Irak och Afghanistan är blödningar, och det finns många tillfällen på slagfältet där den här enheten skulle visa sig rädda liv, säger Javier de Luis, chefsforskare vid Aurora och huvudutredare för den svullna hemostaten. Dessutom kan den bäras under långa perioder utan några biverkningar, och den kan enkelt tas bort.
Konventionella metoder för att kontrollera extern blödning inkluderar applicering av direkt tryck. Detta kan göras genom att en läkare eller en annan individ trycker ihop såret, fyller det med hemostatiska gasväv eller lägger på en turniquet. Var och en uppvisar ett unikt problem, och jag är inte säker på att någon av dem är särskilt effektiv, säger George Velmahos , professor i kirurgi vid Harvard Medical School och chef för avdelningen för trauma, akutkirurgi och kirurgisk kritisk vård vid Massachusetts General Hospital (MGH). En tourniquet, till exempel, stoppar blodcirkulationen under den punkt där den appliceras, vilket gör att resten av extremiteten blir känslig för att bli död muskel, säger Velmahos. Nyligen har den amerikanska armén utvecklat en ultraljudsstämpel för att stoppa blodflödet med hjälp av fokuserade ultraljudsstrålar. (Se En ultraljudsturniquet för att stoppa blödning på slagfältet.) Men denna metod, tillsammans med andra, har termiska biverkningar som orsakar skador på den omgivande vävnaden.
Det är också väldigt svårt att komprimera djupa sår, speciellt när kulorna flyger, säger Velmahos. Vi behöver smarta enheter och smarta material som kan stoppa blödningar utan att stänga av cirkulationen och utan att en ambulanspersonal eller annan kropp behöver vara fysiskt närvarande. I den utsträckningen är svullnadshemostaten mycket användbar.
Påsen mäter initialt cirka tre kvadrattum och väger bara ett par uns, vilket gör det enkelt att stoppa i en första hjälpen-kit, en ryggsäck eller till och med en soldatficka. Den är gjord av ett polyakrylsyrabaserat superabsorberande polymerpulver, ett standardmaterial som är känt för att svälla kraftigt när det utsätts för vatten, och därför kan det absorbera de vattenhaltiga komponenterna i blodet och expandera. Men när påsen används i ett sår, blockeras expansionen av polymerpartiklarna lätt av partiklarna i blodet, vilket avsevärt minskar effektiviteten hos polymeren i anordningen.
För att bekämpa detta blandade Aurora-forskare polymeren med en polypropenfiber. Fibern håller polymerpartiklarna jämnt fördelade så att de snabbt kan suga upp blodet samtidigt som de expanderar jämnt. Det yttre materialet är ett mikromesh-spandextyg som sträcker sig för att rymma gelexpansion. Påsen sätter i sin tur tryck på sårets väggar och stoppar blodflödet genom en mekanisk vätskeblockerande effekt.
Enheten har en total absorption på cirka 30 gånger sin ursprungliga vikt inom två minuter, säger Liping Sun, senior forskare vid Aurora. Beroende på storleken på såret kan flera påsar användas. Var och en kan svälla till ungefär storleken av ett par grapefrukter, säger de Luis. Men helst skulle en påse inte expandera hela vägen - bara tillräckligt för att stoppa blodflödet. Påsen fungerar också som en blöja: den låser in vätskan så att blodet inte kan pressas ut. Tester på grisar vid MGH gav lovande resultat: alla testpersoner som behandlats med påsen överlevde sina skador, jämfört med endast 40 procent för kontrollerna, som testades med en vanlig arméutfärdad gasrulle.
Den svullna hemostatpåsen kan vara ett bra sätt att stoppa blödningen i några timmar, så att en soldat eller en patient kan transporteras till en vårdcentral, säger Ali Khademhosseini , en biträdande professor i Harvard-MIT-avdelningen för hälsovetenskap och teknologi, och en vinnare av TR35. Till skillnad från liknande apparater fungerar det för att minimera mängden vätska som skulle komma ut ur såret, säger Khademhosseini.
Två andra typer av enheter som redan används av den amerikanska militären tillverkas av HemCon och Z-Medica . HemCon, baserat i Portland, OR, tillverkar bandage av kitosan, en naturligt förekommande, biokompatibel polysackarid som härrör från räkskal. När det appliceras på ett sår, drar det positivt laddade kitosan till sig negativt laddade blodkroppar, vilket förseglar såret och gör att kroppen kan bilda en propp som slutar blöda.
Z-Medica, baserat i Wallingford, CT, tillverkar en hällbar produkt som kallas QuickClot som använder zeolitbaserade medel för att suga upp blodet och fästa vid vävnaden vid och runt sårplatsen.
Men för traumatiska skador behöver man ha ett snabbt system som kan förhindra blödningar i stora sår, säger Khademhosseini. HemCon-bandage täcker till exempel bara ett område på fyra gånger fyra tum.
Den största fördelen med vår enhet är att det är en rent mekanisk applikation, så vi har inga komplikationer med kemiska reaktioner eller exoterma reaktioner, säger de Luis.
Forskare vid MIT, med Rutledge Ellis-Behnke i spetsen, arbetar också med en innovativ lösning: en biologiskt nedbrytbar vätska som snabbt kan stoppa blödningen. (Se Nanosolution Stoppar blödning och TR10: Nanohealing.) Den kan också användas för att främja läkning, särskilt för sår inuti kroppen. Den biologiskt nedbrytbara vätskan är dock fortfarande tre till fem år från att den godkändes för användning på människor, och MIT-forskare säger att den först kommer att användas i kirurgiska ingrepp. Dess inverkan på stora sår och i andra områden är okänd.
Enligt de Luis och Velmahos kan svullnadshemostaten utvecklas för mindre än $10 per påse, och den kan vara på slagfältet inom ett år. Den här typen av saker är mycket användbara inte bara för slagfältet, utan för biomedicinsk behandling var som helst, säger Khademhosseini. De använder standardpolymerer som är billiga och kommersiellt tillgängliga.