科学家开发出结合出血治疗和监测功能的多功能设备

寺崎生物医学创新研究所 (TIBI) 的科学家们设计出了一种多面设备，可有效治疗深层、不可压缩和不规则形状的伤口。正如他们最近在《先进科学》杂志上发表的论文所述，该设备可提供快速的出血管理，具有最小的炎症影响，并提供感染控制。它还具有可调节的生物降解率，使其可用于内部和外部使用，并具有用于长期出血监测的传感功能。这种多功能设备对于及时发出警报并控制手术伤口、外伤和危重疾病的出血非常有益。

目前有许多止血产品可供选择，例如棉质或纱布绷带、粉末和止血带。这些通常用于压迫浅的、形状更均匀的伤口，并且它们不能同时检测出血和控制出血。新型高吸水性形状记忆海绵可治疗深度不规则形状的伤口，同时保留其结构和原始尺寸;吸收血液后，这些海绵也会自然地对伤口施加压力，促进凝血。基于纤维素的形状记忆海绵已经足够，但不像基于明胶的形状记忆海绵那样可生物降解，而且都没有出血检测的能力。

为了创造一种多功能出血管理装置，TIBI 团队采用了丝素蛋白，这是一种由家蚕产生的蛋白质。丝素蛋白是一种可生物降解的材料，具有最佳的抗炎和机械性能，可被设计成多孔、高吸收性的记忆形状海绵。这些海绵还可以促进凝血和组织再生。海绵的降解率可调，可以在体内长期使用，并且可以与可监测出血情况的传感器集成。

TIBI 团队利用这些功能开发了一种独特的一体化出血管理设备。该装置由位于止血海绵层上方和下方的两个银纳米线层组成。纳米线起到出血检测传感器和抗菌剂的作用。

TIBI团队对该装置进行了全面评估，包括测试机械性能、生物相容性和生物降解性。从力学角度来看，SF海绵表现出出色的弹性和吸收能力，并且在水和血液测试中具有出色的孔径、形状和尺寸保留能力;通过调整丝素蛋白浓度以匹配周围伤口组织的机械性能，可以获得最佳的出血控制。当用结缔组织样品进行测试时，良好的细胞活力和增殖表明海绵和纳米线层具有良好的生物相容性和最小的抗炎反应。

接下来，通过皮下植入在大鼠模型中对该装置和商用明胶抗出血装置进行了评估。商业海绵在四个星期后完全降解，而丝素蛋白纳米线装置保持其结构。此外，植入的海绵显示出最小的炎症反应，并且对大鼠的器官和行为没有不良影响。此外，丝素蛋白装置在出血控制测试中优于市售海绵，在大鼠出血模型中的出血控制水平高出两倍。

除了提供出血管理外，该设备还包括一个基于纳米线的电容传感器，用于出血检测。在出血过程中，海绵会吸收血液，从而增加其电容而不影响其形状。电容的增加是可检测到的，并且与吸收的血液量直接相关，从而提供了一种实时监测出血的方法。测试表明，该设备可以选择性地监测血液吸收情况以及伤口中可能遇到的其他体液。

“这种多功能设备为出血控制和伤口监测提供了许多有吸引力的功能，并且非常适合不同类型的伤口和组织，”TIBI 总监兼首席执行官 Ali Khademhossein 博士说。“出血监测功能也为综合生物传感和其他治疗开辟了多种可能性。”