يمكن لغراء الأنسجة المستوحى من الحيوية والطارد للدم أن يغلق الجروح بسرعة ويوقف النزيف

قد توفر مادة لاصقة جديدة تحاكي المادة اللاصقة التي تستخدمها البرنقيل للتشبث بالصخور طريقة أفضل لعلاج الإصابات الرضحية.

مستوحى من المادة اللاصقة التي تستخدمها البرنقيل للتشبث بالصخور ، صمم مهندسو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا غراء قوي متوافق حيوياً يمكنه سد الأنسجة المصابة ووقف النزيف.

يمكن أن تلتصق العجينة الجديدة بالأسطح حتى عندما تكون مغطاة بالدم ، ويمكن أن تشكل ختمًا محكمًا في غضون 15 ثانية من التطبيق. يقول الباحثون إن مثل هذا الصمغ يمكن أن يوفر طريقة أكثر فاعلية لعلاج الإصابات الرضحية وللمساعدة في السيطرة على النزيف أثناء الجراحة.

“نحن نحل مشكلة الالتصاق في بيئة مليئة بالتحديات ، وهي بيئة رطبة وديناميكية للأنسجة البشرية. في الوقت نفسه ، نحاول ترجمة هذه المعرفة الأساسية إلى منتجات حقيقية يمكن أن تنقذ الأرواح ، “كما يقول Xuanhe Zhao ، أستاذ الهندسة الميكانيكية والهندسة المدنية والبيئية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وأحد كبار مؤلفي الدراسة.

كريستوف نابزديك ، طبيب تخدير القلب وطبيب الرعاية الحرجة في Mayo Clinic في روتشستر ، مينيسوتا ، وهو أيضًا مؤلف رئيسي للورقة البحثية ، التي نُشرت في 9 أغسطس 2021 ، في Nature Biomedical Engineering . المؤلفان الرئيسيان للدراسة هما عالم الأبحاث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا Hyunwoo Yuk و Jingjing Wu.

إلهام طبيعي

يقول تشاو إن إيجاد طرق لوقف النزيف مشكلة طويلة الأمد لم يتم حلها بشكل كافٍ. تُستخدم الغرز بشكل شائع لسد الجروح ، لكن وضع الغرز في مكانها عملية تستغرق وقتًا طويلاً ولا يمكن عادةً لأوائل المستجيبين إجراؤها أثناء حالة الطوارئ. من بين أفراد الجيش ، يعتبر فقدان الدم السبب الرئيسي للوفاة بعد الإصابة المؤلمة ، وهو ثاني سبب رئيسي للوفاة بعد الإصابة المؤلمة بين عامة السكان.

في السنوات الأخيرة ، أصبحت بعض المواد التي يمكن أن توقف النزيف ، والتي تسمى أيضًا عوامل مرقئ ، متاحة تجارياً. يتكون العديد من هذه البقع التي تحتوي على عوامل التخثر ، والتي تساعد الدم على التجلط من تلقاء نفسه. ومع ذلك ، فإن هذه تتطلب عدة دقائق لتشكيل ختم ولا تعمل دائمًا على الجروح التي تنزف بغزارة.

يعمل مختبر Zhao على معالجة هذه المشكلة لعدة سنوات. في عام 2019 ، طور فريقه شريط نسيج على الوجهين وأظهر أنه يمكن استخدامه لإغلاق الشقوق الجراحية. هذا الشريط ، المستوحى من المادة اللاصقة التي تستخدمها العناكب لالتقاط فرائسها في الظروف الرطبة ، يتضمن عديدات السكاريد المشحونة التي يمكن أن تمتص الماء من سطح على الفور تقريبًا ، وتزيل بقعة جافة صغيرة يمكن أن يلتصق بها الغراء.

بالنسبة لغراء الأنسجة الجديد ، استلهم الباحثون من العالم الطبيعي مرة أخرى. هذه المرة ، ركزوا انتباههم على البرنقيل ، وهي قشريات صغيرة تلتصق بالصخور وأجسام السفن وحتى الحيوانات الأخرى مثل الحيتان. هذه الأسطح مبللة وغالبًا ما تكون متسخة – وهي ظروف تجعل الالتصاق صعبًا.

يقول يوك: “لقد لفت ذلك انتباهنا”. “إنه أمر ممتع للغاية لأنه لإغلاق الأنسجة النازفة ، عليك أن تقاوم ليس فقط البلل ولكن أيضًا التلوث الناجم عن هذا الدم الخارج. لقد وجدنا أن هذا المخلوق الذي يعيش في بيئة بحرية يقوم بنفس الشيء الذي يتعين علينا القيام به للتعامل مع مشكلات النزيف المعقدة “.

كشف تحليل الباحثين عن صمغ البرنقيل أن له تركيبة فريدة. يتم تعليق جزيئات البروتين اللزجة التي تساعد البرنقيل على الالتصاق بالأسطح في زيت يطرد الماء وأي ملوثات موجودة على السطح ، مما يسمح للبروتينات اللاصقة بالالتصاق بقوة بالسطح.

قرر فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا محاولة محاكاة هذا الصمغ من خلال تكييف مادة لاصقة طوروها سابقًا. تتكون هذه المادة اللاصقة من بوليمر يسمى بولي ( حمض الأكريليك ) مدمج مع مركب عضوي يسمى NHS ester ، والذي يوفر الالتصاق ، والشيتوزان ، وهو سكر يقوي المادة. قام الباحثون بتجميد صفائح من هذه المادة ، وطحنها إلى جزيئات دقيقة ، ثم علقوا تلك الجسيمات في زيت السيليكون الطبي.

عندما يتم وضع المعجون الناتج على سطح مبلل مثل الأنسجة المغطاة بالدم ، فإن الزيت يصد الدم والمواد الأخرى التي قد تكون موجودة ، مما يسمح للجسيمات الدقيقة اللاصقة بالتشابك وتشكيل ختم محكم على الجرح. أظهر الباحثون في الاختبارات التي أجريت على الفئران في غضون 15 إلى 30 ثانية من وضع الغراء ، مع الضغط اللطيف ، يتوقف الصمغ ويتوقف النزيف.

يقول الباحثون إن إحدى مزايا هذه المادة الجديدة على الشريط ذي الوجهين الذي صممه الباحثون في عام 2019 هو أنه يمكن تشكيل العجينة لتناسب الجروح غير المنتظمة ، في حين أن الشريط يمكن أن يكون أكثر ملاءمة لإغلاق الشقوق الجراحية أو ربط الأجهزة الطبية بالأنسجة. يقول وو: “يمكن أن يتدفق المعجون القابل للتشكيل ويتناسب مع أي شكل غير منتظم ويغلقه”. “يمنح هذا المستخدمين الحرية في تكييفه مع الجروح النزفية غير المنتظمة بجميع أنواعها.”

تحكم أفضل بالنزيف

في الاختبارات التي أجريت على الخنازير ، وجد نابزديك وزملاؤه في مايو كلينك أن الصمغ كان قادرًا على إيقاف النزيف في الكبد بسرعة ، وعمل بشكل أسرع وأكثر فاعلية من عوامل الترقق المتاحة تجاريًا التي قارنوه بها. حتى أنه نجح عندما تم إعطاء مسيلات الدم القوية (الهيبارين) للخنازير بحيث لا يتشكل الدم بشكل تلقائي.

أظهرت دراساتهم أن الختم يظل سليماً لعدة أسابيع ، مما يمنح الأنسجة أدناه الوقت الكافي للشفاء ، وأن الصمغ يسبب التهابًا بسيطًا ، شبيهًا بالالتهاب الذي تنتجه عوامل مرقئ تستخدم حاليًا. يُعاد امتصاص الصمغ ببطء داخل الجسم على مدار أشهر ، ويمكن أيضًا إزالته مبكرًا عن طريق وضع محلول يذوبه ، إذا احتاج الجراحون إلى الدخول بعد التطبيق الأولي لإصلاح الجرح.

يخطط الباحثون الآن لاختبار الغراء على الجروح الكبيرة ، والتي يأملون أن تثبت أن الصمغ سيكون مفيدًا في علاج الإصابات المؤلمة. كما يتصورون أنه يمكن أن يكون مفيدًا أثناء الإجراءات الجراحية ، والتي تتطلب في كثير من الأحيان أن يقضي الجراحون وقتًا طويلاً في السيطرة على النزيف.

يقول نبزديك: “نحن قادرون تقنيًا على إجراء الكثير من العمليات الجراحية المعقدة ، لكننا لم نتقدم حقًا بالسرعة نفسها في القدرة على التحكم في النزيف الحاد بشكل خاص وبسرعة”.

تطبيق آخر محتمل هو المساعدة في وقف النزيف الذي يحدث في المرضى الذين لديهم أنابيب بلاستيكية يتم إدخالها في أوعيتهم الدموية ، مثل تلك المستخدمة في القسطرة الوريدية الشريانية أو المركزية أو للأكسجين الغشائي خارج الجسم (ECMO). خلال عملية ECMO ، يتم استخدام آلة لضخ دم المريض خارج الجسم لتزويده بالأكسجين. يتم استخدامه لعلاج الأشخاص الذين يعانون من قصور حاد في القلب أو الرئة. غالبًا ما تظل الأنابيب مُدخلة لأسابيع أو شهور ، ويمكن أن يؤدي النزيف في مواقع الإدخال إلى الإصابة.