Une équipe dirigée par la Texas A&M University a réussi à encapsuler des nanofibres de chitosane hautement enchevêtrées dans un échafaudage de modèle d'hydrogel à base de sucre qui, lorsqu'il est appliqué aux sites de lésions hépatiques chez les animaux, se dissout en aussi peu que sept jours, éliminant la nécessité d'un retrait physique ultérieur et tout risque de nouvelle blessure au cours du processus. Crédit :Université A&M du Texas
Des scientifiques de la Texas A&M University exploitent la puissance combinée de la chimie à base de nanomatériaux organiques et d'un produit naturel présent dans les exosquelettes des crustacés pour aider à rapprocher la médecine d'urgence d'une solution viable pour atténuer les pertes de sang. de l'hôpital au champ de bataille.
L'hémorragie est une cause majeure de décès dans les blessures traumatiques, se classant quatrième aux États-Unis pour un coût total de 671 milliards de dollars en 2013. Travaillant avec une équipe interdisciplinaire impliquant des collaborateurs de l'Université d'Assiut en Égypte, Le groupe de recherche de la chimiste Texas A&M Karen Wooley a mis au point un pansement biorésorbable qui s'appuie sur les propriétés déjà prouvées d'arrêt du flux sanguin du chitosane - un matériau naturel largement utilisé dans les pansements commerciaux - en les prenant à l'échelle nanométrique pour augmenter leur efficacité et leur impact.
L'équipe de Wooley, dirigé par Texas A&M chimie Ph.D. Eric Leonhardt, étudiant et chercheur en technologie spatiale de la NASA, encapsulé avec succès des nanofibres de chitosane hautement enchevêtrées dans un hydrogel à base de sucre qui se dissout en aussi peu que sept jours, laissant derrière lui une surface de cicatrisation disponible beaucoup plus grande tout en éliminant le besoin d'un retrait physique ultérieur. Leurs résultats sont publiés dans Communication Nature .
« Les pansements biorésorbables qui peuvent être appliqués et laissés sur le site de la blessure sont souhaitables pour une variété de scénarios de perte de sang, par exemple, contrôler les saignements dans les blessures traumatiques et sauver des vies sur les fronts civils et militaires, " dit Léonhardt, qui a été le premier auteur de l'article de l'équipe. « Les matériaux composites que nous avons développés sont malléables et peuvent être facilement administrés aux sites de plaies. Ils ont également obtenu de meilleurs résultats en termes de réduction de la perte de sang et du temps nécessaire pour atteindre l'hémostase par rapport aux pansements biorésorbables disponibles dans le commerce chez plusieurs animaux. des modèles."
Les membres de l'équipe, en plus de Leonhardt, comprennent un doctorat en science et ingénierie des matériaux de Texas A&M. l'étudiant Nari Kang; Dr Mahmoud Elsabahy, directeur adjoint du Texas A&M Laboratory for Synthetic-Biological Interactions et directeur du Assiut Clinical Center of Nanomedicine à l'Al-Rajhy Liver Hospital ; et le Dr Mostafa A. Hamad, professeur au Département de chirurgie de la Faculté de médecine Assuit.
Elsabahy a reconnu que, tandis que le chitosane est une option souhaitable dans de tels pansements en raison de son efficacité prouvée pour ralentir le flux sanguin et parce qu'il offre des propriétés antimicrobiennes supplémentaires, il a aussi tendance à s'agglutiner, rendant difficile son incorporation dans un matériau biorésorbable. L'équipe a surmonté cet obstacle en chargeant du chitosane dans un échafaudage modèle nanostructuré pour mieux le disperser et augmenter son interaction avec les composants sanguins, accélérant ainsi à la fois l'absorption et la guérison.
Comme première étape de leur processus de découverte révolutionnaire, les chercheurs ont développé des hydrogels à partir de cyclodextrines - un type de saccharide avec des liaisons hydrolytiquement dégradables - conçus avec des sites capables d'interagir ioniquement et de se lier aux molécules de chitosane. Après lyophilisation du matériau composite obtenu, ils l'ont exposé à une solution qui a supprimé l'échafaudage du modèle. Ils ont ensuite utilisé la microscopie électronique à balayage pour analyser davantage le chitosane, dont ils ont déterminé qu'ils s'étaient assemblés en tapis de nanofibres fortement enchevêtrées mesurant environ 10 à 20 nanomètres de diamètre.
"Non seulement ces fibres sont considérablement plus petites que ce qui a été rapporté précédemment pour le chitosane, ils sont également hautement souhaitables, étant donné que l'augmentation correspondante de la surface devrait augmenter considérablement l'effet hémostatique, " dit Elsabahy, qui a conçu le projet. "Nous pensons que ce travail améliorera la portée du chitosane en tant que technologie hémostatique grâce à la démonstration de sa fabrication et de son utilisation en tant que pansement biorésorbable."
À ce jour, l'équipe a appliqué ses pansements composites sur des lésions hépatiques chez le rat, lapins et cochons, mesurer la quantité de sang perdu, le temps d'hémostase et la pression artérielle moyenne dans chaque cas pour évaluer l'efficacité. Les pansements ont également été implantés dans le foie et imagés après sept jours pour évaluer la biodégradation des matériaux composites. Aucun résidu n'a pu être observé dans aucun des paramètres.
« L'hémorragie est responsable de plus de 35 % des décès pré-hospitaliers et de plus de 40 % des décès dans les 24 heures suivant la blessure. " Leonhardt a déclaré. "Les pansements hémostatiques ont le potentiel de réduire la morbidité et la mortalité grâce au contrôle précoce de l'hémorragie. Ces pansements peuvent être inclus dans les trousses de premiers soins et portés par les soldats pour sauver des vies sur le champ de bataille, et ils peuvent également être utilisés pour contrôler les saignements dans divers scénarios de blessures et interventions chirurgicales dans les hôpitaux. Un pansement hémostatique résorbable peut être laissé sur le site de la blessure et élimine la nécessité de retirer le support, ce qui réduit le risque de ré-hémorragie - en cas de retrait du porteur de pansements non résorbables - et diminue la durée des interventions chirurgicales. »
Wooley entend étendre ce premier travail à l'évaluation des matériaux dans des études qui simulent des scénarios d'hémorragie mortelle, suivi d'essais cliniques. En outre, elle aimerait mener de futures études fondamentales pour explorer davantage le mécanisme de formation de nanofibres de chitosane dans les échafaudages modèles, dans le but d'obtenir à terme un contrôle sur l'assemblage pour permettre le réglage et l'optimisation de la morphologie résultante des pansements.
