双组分系统可以提供一种阻止内出血的新方法

这项技术模仿身体的自然凝血过程，可以通过止血来帮助重伤者存活，直到他们在医院接受治疗。

麻省理工学院的工程师设计了一个双组分系统，可以注射到体内并帮助在内伤部位形成血凝块。这些材料模仿身体如何自然形成凝块，可以让严重内伤的人活着，直到他们到达医院。

在内伤和内出血的小鼠模型中，研究人员表明，这些成分 - 纳米颗粒和聚合物 - 比早期开发的止血纳米颗粒表现明显更好。

“这些结果特别引人注目的是我们在动物研究中看到的严重伤害的恢复水平。通过依次引入两个互补系统，可以获得更强的凝块，“麻省理工学院教授，麻省理工学院化学工程系主任，科赫综合癌症研究所成员Paula Hammond说，也是该研究论文的资深作者之一。

与以前开发的止血系统不同，新的麻省理工学院技术模仿血小板(启动血液凝固的细胞)和纤维蛋白原(一种有助于形成凝块的蛋白质)的作用。

“使用两种成分的想法允许止血系统的选择性凝胶化，因为伤口中的浓度增加，模仿自然凝血级联的最终效果，”麻省理工学院化学工程亚历山大和I. Michael Kasser教授Bradley Olsen说。

麻省理工学院博士后Celestine Hong博士'22是该论文的主要作者，该论文发表在Advanced Healthcare Materials上。该论文的其他作者包括博士后Yanpu He，本科生Porter Bowen和麻省理工学院生物工程系主任Angela Belcher教授。

人工凝血

车祸等创伤性事件造成的失血每年导致全球2多万人死亡。这种钝性创伤会导致肝脏等器官内出血，难以检测和治疗。

在这种情况下，尽快止血至关重要，直到患者可以送往医院接受进一步治疗。

奥尔森说，寻找预防内出血的方法可能会对武装部队产生特别重大的影响，其中延迟治疗内出血是可预防死亡的最大原因之一。

当发生内伤时，血小板被吸引到该部位并启动血液凝固级联反应，最终形成血小板和凝血蛋白(包括纤维蛋白原)的粘性栓塞。然而，如果患者失血过多，他们没有足够的血小板或纤维蛋白原来形成凝块。

麻省理工学院的团队希望创建一个人工系统，通过更换这两种凝血成分来帮助挽救人们的生命。

“该领域的研究人员过去一直在做的是试图重新捕获血小板的治疗效果或重新捕获纤维蛋白原的功能，”Hong说。“我们在这个项目中试图做的是捕捉他们如何互动。

为了实现这一目标，研究人员创建了一个包含两种材料的系统：一种是募集血小板的纳米颗粒，另一种是模仿纤维蛋白原的聚合物。

研究人员使用了类似于 2022 年一项研究中报告的颗粒来制备血小板募集颗粒。这些颗粒由一种称为PEG-PLGA的生物相容性聚合物制成，该聚合物通过称为GRGDS的肽进行功能化，使其能够与活化的血小板结合。由于血小板被吸引到损伤部位，这些颗粒也倾向于在损伤部位积聚。

在 2022 年的研究中，研究人员发现，当这些靶向颗粒处于 140 至 220 纳米的最佳尺寸范围内时，它们会在伤口部位积聚，但不会在肺部等器官中显着积聚，在那里凝块形成对患者有风险。

在这篇论文中，研究人员通过添加一个化学基团来修改这些颗粒，该化学基团将与放置在系统中第二个组分上的标签发生反应，他们称之为交联剂。这些由PEG或PEG-PLGA制成的交联剂与积聚在伤口部位的靶向颗粒结合，形成模仿血栓的团块。

“这个想法是，随着这两种成分在血液中循环，如果有伤口部位，靶向成分将开始在伤口部位积聚并结合交联剂，”Hong说。

“当两种成分都处于高浓度时，你会得到更多的交联，它们开始形成胶水并帮助凝血过程。

止血

为了测试该系统，研究人员使用了内伤小鼠模型。他们发现，注射到体内后，双组分系统在止血方面非常有效，它的作用大约是目标颗粒本身的两倍。

凝块的另一个重要优点是它们不会像天然存在的凝块那样快速降解。

当患者大量失血时，通常会静脉给予生理盐水以维持血压，但这种生理盐水也会稀释现有的血小板和纤维蛋白原，导致凝块变弱，降解更快。然而，研究人员发现，人造凝块不那么容易受到这种降解的影响。

研究人员还发现，与葡萄糖对照相比，它们的纳米颗粒在小鼠中没有诱导任何显着的免疫反应。他们现在计划与马萨诸塞州总医院的研究人员合作，在更大的动物模型中测试该系统。

从长远来看，研究人员还希望探索使用便携式成像设备在注射的纳米颗粒进入体内后可视化的可能性。这可以帮助医生或紧急医疗响应人员快速确定内出血的部位，目前只能在医院通过MRI，超声波或手术进行。

“在确定出血源在哪里可能会有几个小时的延迟，这需要很多步骤才能治疗出血部位。因此，能够将该系统与诊断工具相结合是我们感兴趣的一个领域，“Hong说。