MIT 엔지니어들은 따개비가 바위에 붙는 데 사용하는 끈적끈적한 물질에서 영감을 받아 손상된 조직을 봉인하고 출혈을 멈출 수 있는 강력한 생체 적합성 접착제를 설계했습니다. 크레딧: 스톡 사진
따개비가 바위에 붙기 위해 사용하는 끈적끈적한 물질을 모방한 새로운 접착제는 외상을 치료하는 더 나은 방법을 제공할 수 있습니다.
따개비들이 바위에 붙는 데 사용하는 끈적끈적한 물질에서 영감을 받아 MIT 엔지니어들은 손상된 조직을 봉인하고 출혈을 멈출 수 있는 강력한 생체 적합성 접착제를 설계했습니다.
표면이 혈액으로 덮여 있더라도 이 새로운 페이스트는 표면에 부착될 수 있으며 도포 후 약 15초 이내에 단단한 밀봉을 형성할 수 있습니다. 연구원들은 이 접착제가 외상을 치료하고 수술 중 출혈을 조절하는 데 더 효과적인 방법을 제공할 수 있다고 말합니다.
“우리는 도전적인 환경, 즉 인체 조직의 습하고 역동적인 환경에서 접착 문제를 해결하고 있습니다. 동시에 우리는 이러한 기본 지식을 생명을 구할 수 있는 실제 제품으로 변환하려고 노력하고 있습니다.”라고 연구의 선임 저자 중 한 명인 공학 및 토목 및 환경 공학 교수인 Zhao Xuanhe가 말했습니다.
Christoph Nabzdyk은 미네소타주 로체스터에 있는 Mayo Clinic의 심장 마취 전문의이자 집중 치료 의사이며 2021년 8월 9일 Nature Biomedical Engineering에 게재된 논문의 수석 저자입니다. MIT 연구 과학자 육현우와 박사후 연구원 우징징 연구의 주요 저자입니다.
연구 그룹: 손에 따개비 껍질과 따개비 잇몸 지혈 연고를 들고 있는 Yuk Hyunwoo, Jingjing Wu, Xuanhe Zhao(왼쪽에서 오른쪽으로). 출처: 연구원 제공
출혈을 멈추는 방법을 찾는 것은 오랜 문제이지만 아직 완전히 해결되지 않았다고 Zhao는 말했습니다. 봉합사는 일반적으로 상처를 봉합하는 데 사용되지만 봉합사는 응급 상황에서 일반적으로 초기 대응자가 할 수 없는 시간 소모적인 과정입니다. 군인들 사이에서 실혈은 외상에 이어 두 번째로 큰 사망 원인인 반면, 일반 인구에서는 실혈이 외상에 이어 두 번째로 큰 사망 원인입니다.
최근 몇 년 동안 지혈제라고도 하는 출혈을 멈출 수 있는 일부 재료가 시장에 출시되었습니다. 이들 중 다수는 자체적으로 혈액 응고를 돕는 응고 인자가 포함된 패치로 구성됩니다. 그러나 봉인을 형성하는 데 몇 분이 걸리며 출혈이 심한 상처에 항상 효과가 있는 것은 아닙니다.
Zhao의 연구실은 수년 동안 이 문제를 해결하기 위해 노력해 왔습니다. 2019년 그의 팀은 양면 조직 테이프를 개발하여 수술 절개부를 봉합하는 데 사용할 수 있음을 보여주었습니다. 이 테이프는 거미가 습한 환경에서 먹이를 잡기 위해 사용하는 끈적끈적한 소재에서 영감을 받았습니다. 그것은 거의 즉시 표면에서 물을 흡수할 수 있는 하전된 다당류를 포함하여 접착제가 달라붙을 수 있는 작은 마른 반점을 제거합니다.
새로운 조직 접착제를 위해 연구원들은 다시 한 번 자연에서 영감을 얻었습니다. 이번에는 바위, 선체, 고래와 같은 다른 동물에 붙어 있는 작은 갑각류인 따개비에 관심을 집중했습니다. 이러한 표면은 축축하고 일반적으로 매우 더럽습니다. 이러한 조건은 접착을 어렵게 만듭니다.
Yuk은 "이것이 우리의 관심을 끌었습니다. “출혈 조직을 봉인하려면 수분뿐만 아니라 흘러나오는 혈액의 오염도 처리해야 하기 때문에 매우 흥미롭습니다. 우리는 해양 환경에 살고 있는 이 생물이 우리가 처리해야 하는 것과 똑같은 일을 하고 있다는 것을 발견했습니다. 복잡한 출혈 문제.”
따개비 검에 대한 연구원의 분석은 독특한 구성을 가지고 있음을 보여줍니다. 따개비 표면에 부착하는 것을 돕는 끈적끈적한 단백질 분자는 일종의 기름에 떠 있어 표면에 있는 물과 오염 물질을 밀어낼 수 있어 끈적끈적한 단백질이 표면에 단단히 부착됩니다.
MIT 팀은 이전에 개발한 접착제를 조정하여 이 접착제를 모방하기로 결정했습니다. 이 점성 물질은 NHS 에스테르라는 유기 화합물이 내장되어 접착력을 제공하는 폴리(아크릴산)이라는 폴리머로 구성되며 키토산은 물질을 강화하는 당입니다. 연구원들은 이 물질의 플레이크를 동결하고 입자로 분쇄한 다음 의료용 실리콘 오일에 이 입자를 현탁시킵니다.
생성된 페이스트를 젖은 표면(예: 혈액으로 덮인 조직)에 바르면 오일이 혈액 및 존재할 수 있는 기타 물질을 밀어내고 점성 입자가 가교결합되어 상처를 단단히 밀봉합니다. 쥐에 대한 연구원의 테스트에 따르면 접착제를 바르고 부드럽게 압력을 가한 후 15~30초 이내에 접착제가 응고되고 출혈이 멈췄습니다.
연구원들은 2019년 연구원들이 디자인한 양면 테이프와 비교하여 이 신소재의 한 가지 장점은 페이스트를 불규칙한 상처에 맞게 성형할 수 있고 테이프가 봉합 수술에 더 적합할 수 있다는 점이라고 밝혔습니다. 의료 기기를 조직에 부착하십시오. "성형 가능한 페이스트는 불규칙한 모양과 밀봉으로 흘러 들어갈 수 있습니다."라고 Wu는 말했습니다. "이를 통해 사용자는 다양한 불규칙한 모양의 출혈 상처에 자유롭게 적응할 수 있습니다."
돼지를 대상으로 한 테스트에서 Mayo Clinic의 Nabzdyk와 그의 동료들은 이 접착제가 출혈을 빠르게 멈출 수 있으며, 비교 대상인 시판 지혈제보다 더 빠르고 효과적으로 작용한다는 것을 발견했습니다. 혈액이 자발적으로 응고를 형성하지 않도록 돼지에게 강력한 혈액 희석제(헤파린)를 투여할 때도 효과가 있습니다.
그들의 연구에 따르면 봉인은 몇 주 동안 손상되지 않고 조직이 스스로 치유될 수 있는 시간을 허용하며 접착제는 현재 사용되는 지혈제로 인한 염증과 유사한 염증을 거의 유발하지 않는다는 것을 보여줍니다. 접착제는 몇 달 안에 천천히 몸에 흡수됩니다. 외과 의사가 초기 적용 후 상처를 수리해야 하는 경우 이를 녹이는 용액을 사용하여 미리 제거할 수도 있습니다.
연구원들은 이제 더 큰 상처에 접착제를 테스트할 계획이며, 이것이 접착제가 외상 치료에 사용될 수 있음을 증명하기를 희망합니다. 그들은 또한 일반적으로 외과의가 출혈을 조절하는 데 많은 시간을 할애해야 하는 수술 중에 유용할 수 있다고 생각했습니다.
Nabzdyk은 "기술적으로 많은 복잡한 수술을 수행할 수 있지만 특히 심각한 출혈을 신속하게 제어하는 능력은 실제로 개선되지 않았습니다.
또 다른 가능한 적용은 출혈을 멈추는 것입니다. 이 환자들은 동맥 또는 중심 정맥 카테터 또는 체외막 산소 공급(ECMO)에 사용되는 것과 같은 혈관에 플라스틱 튜브를 삽입했습니다. ECMO 동안 기계를 사용하여 환자의 혈액을 체외로 펌프하여 산소를 공급합니다. 중증 심부전 또는 폐부전 환자를 치료하는 데 사용됩니다. 튜브는 일반적으로 몇 주 또는 몇 달 동안 삽입되며 삽입 부위의 출혈로 인해 감염이 발생할 수 있습니다.
참조: "빠르고 응고 독립적인 지혈 밀봉을 위한 따개비 검에서 영감을 받은 페이스트" 저자: 육현우, 우징징, 티파니 L. 사라피안, Xinyu Mao, Claudia E. Varela, Ellen T. Roche, Leigh G. Griffiths, Christoph S Nabzdyk 및 Xuanhe Zhao, 2021년 8월 9일, Nature Biomedical Engineering.DOI: 10.1038/s41551-021-00769-y
연구원들은 동물 모델에 대한 추가 전임상 연구를 통해 달성하고자 하는 접착제 상업화를 돕기 위해 MIT Deshpande 센터로부터 자금을 지원받았습니다. 이 연구는 또한 매사추세츠 공과대학의 군인 나노기술 연구소와 Zoll 재단을 통해 국립보건원, 국립과학재단, 육군연구소로부터 자금지원을 받았습니다.
제발 빨리 상용화 해주세요. 아내는 접착제로 내 상처를 봉했습니다. 지옥처럼 찌르다. 글쎄, 그녀가 신청할 때마다 말했듯이 아마도 나는 아기일 것입니다.
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게시 시간: 2021년 9월 9일