L'hémorragie interne est l'une des principales causes de décès sur le champ de bataille, mais un nouveau, Le matériel injectable développé par une équipe de chercheurs de la Texas A&M University et du Massachusetts Institute of Technology pourrait permettre aux soldats blessés de gagner le temps dont ils ont besoin pour survivre en empêchant la perte de sang due à de graves blessures internes.

Le traitement potentiellement salvateur se présente sous la forme d'une substance de gélatine biodégradable qui a été incrustée de disques de silicate de taille nanométrique qui aident à la coagulation. Une fois injecté, le matériau se verrouille en place sur le site de la blessure et réduit rapidement le temps nécessaire à la coagulation du sang - dans certains cas de 77 %, dit Akhilesh Gaharwar, professeur adjoint de génie biomédical à Texas A&M et membre de l'équipe de recherche. Les résultats de l'équipe sont détaillés dans la revue scientifique ACS Nano et soutenu par le US Army Research Office.

Bien qu'il en soit encore aux premiers tests, Gaharwar envisage que le biomatériau soit préchargé dans des seringues que les soldats peuvent emporter avec eux dans des situations de combat. Si un soldat subit une pénétration, blessure incompressible - une blessure pour laquelle il est difficile, voire impossible d'appliquer la pression nécessaire pour arrêter le saignement - il ou elle peut injecter le matériau dans le site de la plaie où il déclenchera une coagulation rapide et fournira suffisamment de temps pour se rendre dans un établissement médical pour traitement, il dit.

"Le temps pour se rendre dans un établissement médical peut prendre une demi-heure à une heure, et cette heure est cruciale; il peut décider de la vie et de la mort, " dit Gaharwar. " La combinaison d'injectabilité de notre matériau, récupération mécanique rapide, la stabilité physiologique et la capacité à favoriser la coagulation se traduisent par un hémostatique pour le traitement des plaies incompressibles en dehors de l'hôpital, situations d'urgence, " dit Gaharwar.

Contrairement à certaines solutions injectables, qui présentent le risque de s'écouler vers d'autres parties du corps et de former des formations de caillots involontaires et potentiellement nocifs, le matériau conçu par Gaharwar et ses collègues se solidifie au site de la plaie et commence à favoriser la coagulation dans la zone ciblée. Quoi de plus, il accomplit cela, Gaharwar explique, sans avoir besoin d'appliquer une pression, le séparer des autres types de traitements des plaies tels que les garrots, patchs et mastics.

"La plupart de ces blessures pénétrantes, qui sont aujourd'hui le résultat d'engins explosifs, rompre les vaisseaux sanguins et créer des hémorragies internes par lesquelles une personne perd constamment du sang, " note Gaharwar. " Vous ne pouvez pas appliquer de pression à l'intérieur de votre corps, vous devez donc avoir quelque chose qui peut rapidement coaguler le sang sans avoir besoin de pression. »

Afin de concevoir le matériau, Gaharwar et ses collègues chercheurs ont entrepris de modifier une substance connue sous le nom d'hydrogel. Les hydrogels sont des matériaux biodégradables utilisés dans un certain nombre d'applications biomédicales en raison de leur compatibilité avec le corps et ses processus. En insérant des nanoplaquettes bidimensionnelles dans l'hydrogel, l'équipe a pu peaufiner les propriétés mécaniques du matériau. Essentiellement, ils ont manipulé le matériau pour qu'il puisse être injecté dans le corps puis reprendre sa forme une fois à l'intérieur du corps - quelque chose nécessaire pour se verrouiller en place au site de la plaie, Gaharwar explique.

L'utilisation de matériaux bidimensionnels, Gaharwar dit, représente une nouvelle direction dans le génie biomédical. Les matériaux bidimensionnels sont des substances ultrafines avec une surface spécifique élevée mais une épaisseur de quelques nanomètres ou moins. Pensez à une feuille de papier mais à une échelle beaucoup plus petite. Par exemple, une feuille de papier vaut 100, 000 nanomètres d'épaisseur; Les nanoplaquettes de Gaharwar ont une épaisseur d'un nanomètre.

Gaharwar et ses collègues emploient deux dimensions, particules en forme de disque connues sous le nom de nanoplaquettes de silicate synthétique. En raison de leur forme, ces plaquettes ont une surface spécifique élevée, il explique. La structure, la composition et la disposition des plaquettes entraînent des charges positives et négatives sur chaque particule. Ces frais, Gaharwar explique, faire interagir les plaquettes avec l'hydrogel d'une manière unique. Spécifiquement, l'interaction amène le gel à subir temporairement une modification de sa viscosité lorsqu'une force mécanique est appliquée, un peu comme du ketchup pressé d'une bouteille. Ce changement permet à l'hydrogel d'être injecté et de reprendre sa forme une fois à l'intérieur du corps, Gaharwar explique.

En plus de modifier les propriétés mécaniques de l'hydrogel, ces nanoplaquettes en forme de disque interagissent avec le sang pour favoriser la coagulation, Gaharwar dit, notant que les modèles animaux ont montré la formation de caillots se produisant en environ une minute au lieu de cinq minutes sans la présence de ces nanoparticules. Modèle animal, il ajoute, ont également démontré la formation de formations de caillots salvateurs lorsque le biomatériau amélioré a été utilisé.

"Ces 2D, les nanoparticules de silicate sont inédites dans le domaine biomédical, et leur utilisation promet de conduire à des avancées à la fois conceptuelles et thérapeutiques dans le domaine important et émergent de l'ingénierie tissulaire, l'administration de médicaments, thérapies contre le cancer et ingénierie immunitaire, " dit Gaharwar.

Encouragé par ses résultats, l'équipe prévoit d'améliorer encore le biomatériau afin qu'il puisse initier la régénération des tissus endommagés par la formation de nouveaux vaisseaux sanguins, dit Gaharwar. Le résultat, il ajoute, pourrait être un traitement des plaies à deux volets - un traitement qui non seulement aide à contrôler les dommages, mais qui aide également le processus naturel de guérison du corps.