内出血是战场上死亡的主要原因，但由德克萨斯农工大学、哈佛大学和麻省理工学院的研究人员开发的一种新型可注射材料可以防止严重内伤导致的失血，从而为受伤士兵赢得生存所需的时间。
这种潜在的拯救生命的治疗方法是一种可生物降解的明胶物质，这种物质嵌入了纳米级的硅酸盐圆盘，有助于凝固。德克萨斯农工大学生物医学工程助理教授、研究小组成员Akhilesh Gaharwar说，一旦注射，这种材料就会锁定在受伤部位，并迅速缩短血液凝固的时间，在某些情况下可以缩短77%。该团队的研究结果详细发表在科学杂志“ACS Nano”上，并得到了美国陆军研究办公室的支持。
尽管仍处于早期测试阶段，但加哈瓦尔预计这种生物材料将被预装在注射器中，士兵们可以随身携带进入战斗环境。他说，如果一名士兵遭受了穿透性、不可压缩性的伤害——在这种情况下，即使不是不可能，也很难施加止血所需的压力——他或她可以将这种材料注射到伤口部位，在那里它将引发快速凝固，并提供足够的时间去医疗机构接受治疗。
“到达医疗机构可能需要半个小时到一个小时，而这一小时是至关重要的;它可以决定生与死，”Gaharwar说。Gaharwar说:“我们的材料结合了可注射性、快速机械恢复、生理稳定性和促进凝血的能力，形成了一种用于治疗院外紧急情况下不可压缩伤口的止血剂。”
与一些可注射的溶液不同，Gaharwar和他的同事设计的材料会在伤口部位凝固，并开始促进目标区域的凝固。注射溶液有流向身体其他部位的风险，并形成意外的、潜在的有害凝块。更重要的是，Gaharwar解释说，它在不需要施加压力的情况下实现了这一点，将其与止血带、贴片和密封剂等其他类型的伤口治疗方法分开。
加哈瓦尔指出:“大多数穿透性损伤都是爆炸装置造成的，它们会使血管破裂，造成内出血，使人不断失血。”“你不能在体内施加压力，所以你必须有一种不需要压力就能快速凝血的东西。”
为了设计这种材料，Gaharwar和他的同事们着手修改一种被称为水凝胶的物质。水凝胶是一种可生物降解的材料，由于其与人体及其过程的兼容性，被用于许多生物医学应用。通过在水凝胶中插入二维纳米薄片，该团队能够调整材料的机械性能。Gaharwar解释说，从本质上讲，他们对这种材料进行了操作，使其可以被注射到体内，然后在体内恢复其形状——这是将其锁定在伤口部位所必需的。
Gaharwar说，二维材料的使用代表了生物医学工程的一个新方向。二维材料是具有高表面积但厚度只有几纳米或更少的超薄物质。想象一张纸，但尺寸要小得多。例如，一张纸有10万纳米厚;Gaharwar的纳米血小板只有一纳米厚。
Gaharwar和他的同事们使用了被称为合成硅酸盐纳米片的二维圆盘状颗粒。他解释说，由于它们的形状，这些血小板有很高的表面积。血小板的结构、组成和排列导致每个颗粒上都带正电荷和负电荷。Gaharwar解释说，这些电荷使血小板以一种独特的方式与水凝胶相互作用。具体来说，当施加机械力时，这种相互作用会导致凝胶的粘度暂时发生变化，就像从瓶子里挤出番茄酱一样。Gaharwar解释说，这种变化允许水凝胶被注射，并在进入体内后恢复其形状。
除了改变水凝胶的机械性能外，这些圆盘状的纳米血小板还与血液相互作用以促进凝血，Gaharwar说，并注意到动物模型血栓形成大约发生在1分钟而不是5分钟没有这些纳米颗粒的存在。他补充说，动物模型也证明，当使用增强的生物材料时，可以形成救生凝块。
Gaharwar说:“这些2D硅酸纳米颗粒在生物医学领域是前所未有的，它们的使用有望在重要的新兴组织工程、药物输送、癌症治疗和免疫工程领域带来概念和治疗上的进步。”
Gaharwar说，受到研究结果的鼓舞，研究小组计划进一步增强这种生物材料，使其能够通过形成新的血管来启动受损组织的再生。他补充说，其结果可能是一种双管齐下的伤口治疗——不仅有助于损伤控制，还有助于身体的自然愈合过程。
研究团队的成员包括阿里·哈德姆侯赛尼，医学教授布莱根妇女医院哈佛医学院;而且麻省理工学院化学工程助理教授Bradley D. Olsen说。
联系人:Akhilesh Gaharwar，德克萨斯农工大学生物医学工程系助理教授，电话:(979)458-5540或通过电子邮件:gaharwar@tamu.edu或致电(979)847-5833或通过电子邮件:ryan.garcia99@tamu.edu．