ساخت اسفنجی که خونریزی را بند می‌آورد

به گزارش صنعت نیوز، با تقلید از پروتئین‌های چسبنده صدف‌ها، اسفنج نانوکامپوزیتی جدیدی ساخته شده که می‌توانند به بافت‌های مرطوب بچسبند و به سرعت جلوی خونریزی را بگیرند.

پژوهشگران دانشگاه علوم پزشکی تبریز با همکاری چند مرکز دانشگاهی داخلی و بین‌المللی، موفق به طراحی یک اسفنج نانوکامپوزیتی چسبنده شده‌اند که می‌تواند خون‌ریزی‌های شدید و غیرقابل فشار را با سرعت بالا کنترل کند. این ماده نوآورانه بر پایه سلولز زیست‌سازگار و با بهره‌گیری از پلی‌دوپامین و نانورس لاپونایت توسعه یافته و هم‌زمان از چسبندگی بالا، قدرت جذب فوق‌العاده و توان فعال‌سازی مسیرهای انعقاد خون برخوردار است. نتایج آزمایشگاهی و حیوانی نشان می‌دهد این اسفنج نانویی در مقایسه با عوامل بندآورنده خون تجاری، کاهش چشمگیری در میزان خون‌ریزی ایجاد می‌کند و از ایمنی زیستی مناسبی برخوردار است. این دستاورد می‌تواند افق تازه‌ای برای مدیریت خون‌ریزی‌های مرگبار در پزشکی اورژانس بگشاید.

خون‌ریزی شدید یکی از اصلی‌ترین دلایل مرگ‌ومیر در حوادث ناگهانی، تصادفات، جنگ‌ها و جراحی‌های پیچیده به‌شمار می‌رود. در بسیاری از این موارد، خون‌ریزی به‌گونه‌ای است که امکان فشار مستقیم روی محل زخم وجود ندارد و روش‌های معمول کنترل خون‌ریزی کارایی خود را از دست می‌دهند. به همین دلیل، توسعه موادی که بتوانند در کوتاه‌ترین زمان ممکن، بدون نیاز به فشار مکانیکی، جلوی خون‌ریزی‌های مرگبار را بگیرند، به یک ضرورت فوری در پزشکی اورژانس تبدیل شده است. پیشرفت‌های اخیر در نانوفناوری پزشکی، افق‌های تازه‌ای را برای پاسخ به این چالش حیاتی گشوده‌اند.

پژوهشگران دانشگاه علوم پزشکی تبریز با همکاری دانشگاه تبریز، دانشکده پزشکی دانشگاه کوچ ترکیه و چند مرکز تحقیقاتی دیگر موفق به توسعه یک اسفنج نانوکامپوزیتی چسبنده و زیست‌سازگار شده‌اند که می‌تواند خون‌ریزی‌های شدید و غیرقابل فشار را با سرعت و کارایی بالا مهار کند. این دستاورد می‌تواند نقش تعیین‌کننده‌ای در نجات جان بیماران در شرایط بحرانی ایفا کند.

این اسفنج نانوکامپوزیتی بر پایه سلولز اصلاح‌شده با اسید سیتریک طراحی شده و با دو مؤلفه کلیدی نانومقیاس تقویت شده است: پلی‌دوپامین (PDA) و نانوذرات رس لاپونایت. ترکیب هوشمندانه این اجزا، ساختاری چندشبکه‌ای ایجاد کرده که به‌طور هم‌زمان ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی لازم برای بندآوردن سریع خون را فراهم می‌کند.

خون‌ریزی‌های غیرقابل فشار، مانند خون‌ریزی‌های عمیق اندامی یا عروق بزرگ، همچنان یکی از چالش‌های حل‌نشده پزشکی اورژانس هستند. بسیاری از عوامل بندآورنده خون موجود در بازار یا چسبندگی کافی ندارند، یا قدرت جذب خون آن‌ها محدود است، یا در شرایط فشار بالای خون دچار نشت و شکست می‌شوند. از این‌رو، توسعه ماده‌ای که بتواند هم به بافت بچسبد، هم خون را به‌سرعت جذب کند و هم مسیرهای انعقاد را فعال سازد، یک نیاز اساسی به‌شمار می‌رود.

بخش نانویی این پژوهش، نقشی محوری در عملکرد این اسفنج ایفا می‌کند. پلی‌دوپامین که از الهام‌گیری از پروتئین‌های چسبنده صدف‌ها به‌دست آمده، در مقیاس نانو قادر است چسبندگی بسیار بالایی به بافت‌های مرطوب ایجاد کند. در این سامانه، چسبندگی اسفنج به محل خون‌ریزی به حدود ۴۰۵ کیلوپاسکال می‌رسد؛ عددی که امکان ایجاد یک سد فیزیکی مستحکم روی زخم را فراهم می‌کند. در کنار آن، نانوذرات لاپونایت با سطح ویژه بالا و بار سطحی فعال، به بهبود تعامل با سلول‌های خونی و فعال‌سازی مسیرهای انعقاد کمک می‌کنند. از نظر ساختاری، این اسفنج دارای تخلخل بسیار بالا (حدود ۷۰ درصد) و ظرفیت جذب فوق‌العاده است، به‌طوری که هر یک گرم اسفنج می‌تواند حدود ۴۸ گرم خون را جذب کند. این ویژگی باعث تمرکز سریع گلبول‌های قرمز و پلاکت‌ها در محل زخم شده و شرایط لازم برای هموستاز اولیه را فراهم می‌کند.

فراتر از نقش فیزیکی، ساختار شیمیایی هوشمند این نانوکامپوزیت به‌صورت هم‌افزا مسیرهای انعقاد خون را فعال می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که این اسفنج قادر است فاکتورهای کلیدی انعقاد شامل XI، IX، X، II و VII را در هر دو مسیر درونی و بیرونی انعقاد تحریک کند. این ویژگی، سرعت تشکیل لخته پایدار را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد.

ارزیابی‌های آزمایشگاهی عملکرد هموستاتیک این نانوکامپوزیت، نتایج قابل‌توجهی را نشان داده است. میزان تجمع گلبول‌های قرمز به حدود ۱۰۰ درصد، شاخص انعقاد خون به حدود ۱۰ درصد و فعال‌سازی و تجمع پلاکت‌ها به حدود ۹۳ درصد رسیده است. همچنین زمان انعقاد خون به‌طور معناداری کاهش یافته است؛ مجموعه‌ای از شاخص‌ها که بر کارایی بالای این سامانه دلالت دارند.

در آزمون‌های حیوانی، این اسفنج نانوکامپوزیتی عملکردی فراتر از عوامل بندآورنده خون تجاری از خود نشان داده است. در مدل خون‌ریزی شدید و پرفشار غیرقابل فشار، میزان خون‌ریزی در قلب خرگوش نیوزیلندی بیش از دو برابر، در کبد بیش از ۱۵ برابر و در شریان فمورال موش بیش از سه برابر نسبت به نمونه‌های تجاری کاهش یافته است. این نتایج از نظر آماری نیز کاملا معنادار گزارش شده‌اند.

از منظر ایمنی زیستی، نتایج آزمون‌های درون‌تنی نشان داده‌اند که این نانوکامپوزیت هیچ واکنش التهابی سیستمیک یا موضعی قابل‌توجهی ایجاد نمی‌کند. بررسی پارامترهای خونی، بیوشیمیایی و پاتولوژیک، زیست‌سازگاری مناسب این اسفنج را تأیید کرده و امکان استفاده بالینی آن را تقویت می‌کند.

پژوهشگران در جمع‌بندی نتایج خود تأکید می‌کنند که اصلاح سلولز متصل‌شده با اسید سیتریک به‌وسیله پلی‌دوپامین، نانورس لاپونایت و کلرید کلسیم، منجر به دستیابی هم‌زمان به عملکردهای فیزیکی و شیمیایی لازم برای هموستاز سریع شده است. این اسفنج نانوکامپوزیتی چندشبکه‌ای، نمونه‌ای شاخص از کاربرد موفق مهندسی نانو در پزشکی اورژانس محسوب می‌شود و می‌تواند مسیر توسعه نسل جدید مواد بندآورنده خون را هموار کند.

*