Il existe de nombreux événements différents qui peuvent entraîner des saignements excessifs et incontrôlés dans le corps. Cela peut se produire à la suite d'une inflammation et d'ulcérations, anomalies dans les vaisseaux sanguins ou blessures liées à un traumatisme. Les personnes présentant des conditions prédisposantes, comme les patients cardiaques, sont particulièrement à risque d'hémorragie interne en raison des anticoagulants qui leur sont souvent prescrits à titre préventif. Ils sont également sujets aux saignements gastro-intestinaux, touchant 40 % des patients sous assistance cardiaque. En plus de la nécessité d'un traitement efficace pour ces conditions, il existe également des indications pour contrôler le flux sanguin qui contribuent aux anévrismes et à la vascularisation des cellules tumorales.

Une méthode de traitement idéale bloquerait rapidement et efficacement la rupture des vaisseaux sanguins affectés pour arrêter le saignement et permettre à la paroi du vaisseau de guérir. Ensuite, le matériau de blocage finirait par se dégrader suffisamment pour permettre au sang de circuler à nouveau normalement.

Les traitements actuels impliquent à la fois des matériaux solides et liquides comme agents de blocage. Des bobines faites de fils de platine ou d'acier inoxydable tressés sont couramment utilisées. Ils viennent dans une variété de longueurs, formes et épaisseurs et sont placés dans les vaisseaux sanguins à l'aide d'un cathéter spécial. Il existe également des agents bloquants liquides qui sont injectés dans les vaisseaux sanguins et se solidifient après injection.

Mais il y a beaucoup de difficultés à utiliser les méthodes actuelles. Parce que les bobines ont besoin de cathéters spéciaux pour l'insertion et d'un équipement spécialisé pour les détacher et les placer, la procédure est difficile et nécessite une formation intensive de la part du médecin. Aussi, il y a des moments où plusieurs bobines doivent être placées pour être efficaces, et il y a d'autres moments où les bobines migrent ou se compactent, nécessitant des procédures répétées. Les agents liquides fuient souvent lors des injections, entraînant un placement inexact, effets toxiques sur les tissus environnants et la nécessité de tentatives supplémentaires. Ces problèmes augmentent le potentiel de temps et de coûts supplémentaires.

En outre, aucune de ces méthodes n'a la capacité de visualiser avec précision les procédures par tomodensitométrie conventionnelle, IRM, Méthodes radiographiques et fluoroscopiques. Une imagerie réussie aiderait grandement à orienter le placement et à surveiller le blocage des vaisseaux sanguins au fil du temps.

Une étude précédente des auteurs a utilisé des matériaux gélatineux appelés hydrogels dans le but de produire un matériau efficace pour contrôler l'hémorragie. En plus d'avoir une biocompatibilité supérieure et des propriétés élastiques et mécaniques réglables, les hydrogels présentent également des capacités d'amincissement pur - la capacité de se déformer lors de l'injection, puis de s'auto-récupérer rapidement et de se mouler pour s'adapter à l'espace souhaité ; cela permet d'effectuer l'accouchement à l'aide de cathéters standard sans équipement spécialisé. Des disques de nanoplaquettes de silicate ont été mélangés dans l'hydrogel pour imiter la capacité de coagulation des cellules plaquettaires, et le composite résultant s'est avéré très efficace pour sceller les veines endommagées.

Une équipe collaborative de spécialistes en radiologie d'intervention clinique et de chercheurs en bio-ingénierie a poussé ce projet plus loin en ajoutant des particules d'imagerie fabriquées à partir d'un mélange d'hydrogel de tantale. Tantale, un métal hautement biocompatible, s'est avéré sûr à utiliser dans des applications biomédicales et est excrété dans l'urine.

L'équipe composée de scientifiques de l'Institut Terasaki et de la Mayo Clinic a effectué divers tests pour déterminer la taille et la quantité optimales de particules de tantale à utiliser et leur effet sur les propriétés mécaniques du composite d'hydrogel. Ils ont également établi la formulation optimale pour les trois composants de leur nouveau gel composite. Leurs expériences ont déterminé que les particules de tantale se sont bien dispersées dans le composite d'hydrogel, n'affectent pas ses propriétés mécaniques et conservent leur stérilité dans le temps.

Un autre objectif ambitieux du projet était de réaliser leurs expériences de contrôle des hémorragies sur les artères, ce qui n'avait jamais été fait avec des hydrogels auparavant. Cet effort a posé des défis supplémentaires, en raison de l'augmentation du débit sanguin et de la pression dans les artères, leur grande variation de taille et leur fragilité potentielle.

Après diverses expériences menées sur les vaisseaux artériels de modèles porcins vivants anticoagulés, l'équipe a obtenu des résultats positifs avec son nouvel hydrogel composite à base de tantale. Ils ont réussi à créer un joint efficace contre les saignements dans les artères des porcs, avec un temps de déploiement 40 fois plus rapide qu'avec des bobines. Le bloc artériel présentait également une stabilité et une durabilité, restant en position sans migration pendant quatre semaines avant de se dégrader naturellement et d'être remplacé par la réparation du tissu conjonctif du vaisseau.

En raison du composant de tantale dans le gel, les procédures artérielles et la surveillance des modèles animaux ont été effectuées avec des visualisation en temps réel par CT, Radioscopie aux rayons X et échographie.

"Les résultats expérimentaux qui ont été observés dans notre gel chargé de tantale démontrent clairement son efficacité et sa polyvalence", dit Han Jun Kim, membre de l'équipe de l'Institut Terasaki. "Nous avons pu atteindre nos objectifs de pouvoir visualiser et placer avec précision un bloc stable dans un vaisseau artériel pour traiter rapidement une hémorragie intravasculaire incontrôlée."

L'équipe a ensuite mené des expériences supplémentaires pour tester la réversibilité du placement artériel du nouvel hydrogel et a découvert que leur bouchon artériel solidifié pouvait facilement être retiré à l'aide d'un cathéter d'aspiration. Ils ont également réussi à obtenir un blocage artériel réussi en appliquant leur composite d'hydrogel sur des bobines qui avaient été placées dans les vaisseaux et qui n'avaient pas réussi à obtenir ou à maintenir un blocage.

L'utilisation de ce gel chargé de tantale pour contrôler le saignement présente de nombreux avantages uniques par rapport aux méthodes actuelles. C'est un coffre-fort, facile à utiliser, et méthode rentable qui démontre une efficacité optimale, précision et polyvalence pour une variété d'applications médicales potentielles.

"La méthode de traitement développée ici est une grande amélioration par rapport aux méthodes actuelles et elle a le potentiel d'affecter de nombreuses vies, " a déclaré Ali Khademhosseini, Doctorat., directeur et chef de la direction de l'Institut Terasaki. "C'est l'un des nombreux exemples du travail innovant et percutant que nous effectuons dans notre institut."