血液作为生命维系、输送身体各项机能的通道,其流动越顺畅越好——除了在受伤时。一旦出现割伤或更严重的出血伤口,血小板会迅速涌向伤口,这是身体试图阻止原本自由流动的血液涌出的绝望行动的一部分。这个过程需要时间,尽管血小板非常有效,但在创伤或战场情况下,它们可能无法自行足够快地止血。现在,德克萨斯农工大学、哈佛大学和麻省理工学院的一个科学家团队开发出一种可注射凝胶,该凝胶使用合成纳米血小板来止血。
该凝胶发表在期刊 ACS Nano 上,其中包含直径为20至30纳米、但厚度仅约1纳米的特制血小板。这种薄的形状使它们几乎是二维的。这些合成纳米血小板的边缘带正电,而纳米血小板的顶部和底部带负电。当注入出血源时,边缘会吸引其他纳米血小板带相反电荷的顶部和底部,形成一层纳米级的鳞片——或者说是世界上最小的盾牌阵列。
制作止血剂的另一个挑战是确保它能封闭伤口,仅此而已;然后,当它不再需要时,身体可以将其处理掉。这种可生物降解的凝胶将合成血小板置于伤口处,让它们在与身体自身的愈合因子协同工作时形成结构,然后安全地留在原地。与血液的自然凝血能力相比,水凝胶和血小板的混合物将凝血时间缩短了高达77%。在动物测试中,所有接受凝胶治疗的受试者都在28天的观察期内没有从旧伤口出血。此外,该凝胶完全可生物降解,这意味着一旦完成其使命,它就可以被伤口吸收,无需手术取出。
该研究的首席作者、生物医学工程师 Akhilesh Gaharwar 表示,他 设想 士兵可以将这种材料装在预装的注射器中带入战场,在难以获得救援的情况下,在受伤后能够进行挽救生命的止血。但需要多长时间?Gaharwar 告诉《Popular Science》:“也许在未来五到七年内,我们可以期待看到装满这种水凝胶的注射器,可以放在急救箱里。”“除了院外急症情况,我们预计这项技术也可以在手术室中使用。”
Gaharwar 并非唯一希望看到这种结果的人。美国陆军研究办公室资助了这项研究,很容易理解他们为何想要一种快速起效的战场止血剂。
“这种水凝胶令我兴奋的是,我知道我们尝试过泡沫,它们很轻,容易冲走,但水凝胶非常致密,”前陆军特种作战医疗兵 John Steinbaugh 告诉《Popular Science》。“根据我对这项技术的理解,凝胶在伤口腔内足够致密,以至于血液的压力不会将其冲走。它能够进入伤口,适应伤口腔。这看起来非常有前景。”
自服役以来,Steinbaugh 帮助开发了 XStat,这是一种特殊的装有海绵的注射器,旨在阻止战场伤口出血。然而,Steinbaugh 对凝胶的主要疑虑是它在寒冷环境下的效果如何,例如阿富汗山区战场。“所以,如果我在外面零下15度的时候处理伤口,这会影响凝胶吗?凝胶会冻成一整块,无法注射到体内吗?这是一个缺点。如果它在零度以下就不能使用,那就不行了。”
但障碍的存在并不意味着它们不可逾越。Steinbaugh 总结道:“我认为这些都是那些人已经在考虑的事情,他们会解决的。”
Joe Landolina 在制作用于治疗伤口的凝胶方面也有经验。他的公司 Suneris 生产 VetiGel,这是另一种用于伤口止血的凝胶。与纳米血小板不同,VetiGel 在伤口处形成网状结构。Landolina 如此描述它
Gaharwar 说:“这项水凝胶开发的下一步是使其‘具有生物活性’。”
Landolina 在被问及这种新水凝胶时说:“从这篇论文来看,还处于非常早期的阶段。”“我们在止血行业所知道的是,在老鼠身上有效的东西,放大后并不总是有效。尽管如此,我们正在研制一种凝胶,我们坚信凝胶或能够适应伤口的任何技术,无论是凝胶还是其他方式,都是理想的止血剂。”
因此,未来当战地医护兵争分夺秒地处理战场伤口时,他们将不再仅仅寻找挽救局势的方法。他们将伸手去拿一种药膏。