Les ingénieurs du MIT ont conçu une colle biocompatible puissante qui peut sceller les tissus blessés et arrêter le saignement, inspirée de la substance collante que les balanes utilisent pour coller aux rochers. Crédit : photos d'archives
Un nouvel adhésif qui imite la substance collante utilisée par les balanes pour coller aux rochers peut constituer un meilleur moyen de traiter les traumatismes.
Inspirés par la substance collante que les balanes utilisent pour coller aux rochers, les ingénieurs du MIT ont conçu une colle biocompatible puissante qui peut sceller les tissus blessés et arrêter le saignement.
Même si la surface est couverte de sang, cette nouvelle pâte peut adhérer à la surface et former un joint étanche environ 15 secondes après l'application. Les chercheurs disent que cette colle peut fournir un moyen plus efficace de traiter les traumatismes et aider à contrôler les saignements pendant la chirurgie.
« Nous résolvons le problème de l'adhésion dans un environnement difficile, c'est-à-dire l'environnement humide et dynamique des tissus humains. Dans le même temps, nous essayons de transformer ces connaissances de base en de vrais produits qui peuvent sauver des vies », a déclaré Zhao Xuanhe, professeur d'ingénierie et de génie civil et environnemental au MIT Machinery, et l'un des auteurs principaux de l'étude.
Christoph Nabzdyk est anesthésiste cardiaque et médecin de soins intensifs à la Mayo Clinic à Rochester, Minnesota, et l'auteur principal de l'article, qui a été publié dans Nature Biomedical Engineering le 9 août 2021. Le chercheur du MIT Hyunwoo Yuk et le boursier postdoctoral Jingjing Wu sont les principaux auteurs de l'étude.
Groupe de recherche : Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Xuanhe Zhao (de gauche à droite), tenant une coquille de balane et une pommade hémostatique à la gomme de balane dans leurs mains. Crédit : fourni par le chercheur
Trouver un moyen d'arrêter les saignements est un problème de longue date, mais il n'a pas encore été complètement résolu, a déclaré Zhao. Les sutures sont généralement utilisées pour fermer les plaies, mais les sutures sont un processus fastidieux que les premiers intervenants ne peuvent généralement pas faire en cas d'urgence. Chez les soldats, la perte de sang est la principale cause de décès après un traumatisme, tandis que dans la population générale, la perte de sang est la deuxième cause de décès après un traumatisme.
Ces dernières années, certains matériaux pouvant arrêter les saignements, également appelés agents hémostatiques, ont été mis sur le marché. Beaucoup d'entre eux consistent en des patchs contenant des facteurs de coagulation qui aident le sang à coaguler par lui-même. Cependant, ceux-ci prennent plusieurs minutes pour former un joint et ne fonctionnent pas toujours sur les plaies qui saignent abondamment.
Le laboratoire de Zhao s'est engagé à résoudre ce problème depuis de nombreuses années. En 2019, son équipe a développé un ruban adhésif double face et a montré qu'il peut être utilisé pour fermer des incisions chirurgicales. Ce ruban s'inspire du matériau collant utilisé par les araignées pour attraper leurs proies dans des conditions humides. Il contient des polysaccharides chargés qui peuvent absorber l'eau de la surface presque immédiatement, éliminant les petites taches sèches sur lesquelles la colle peut adhérer.
Pour leur nouvelle colle tissulaire, les chercheurs se sont une nouvelle fois inspirés de la nature. Cette fois, ils ont concentré leur attention sur les balanes, qui sont de petits crustacés attachés à d'autres animaux tels que les rochers, les coques de bateaux et même les baleines. Ces surfaces sont humides et généralement très sales - ces conditions rendent l'adhérence difficile.
"Cela a attiré notre attention", a déclaré Yuk. « C'est très intéressant, car pour sceller le tissu qui saigne, il faut non seulement faire face à l'humidité, mais aussi à la pollution du sang qui s'écoule. Nous avons découvert que cette créature vivant dans le milieu marin fait exactement la même chose que nous devons faire pour y faire face. Problèmes de saignement complexes.
L'analyse des chercheurs de la gomme de bernacle montre qu'elle a une composition unique. Les molécules de protéines collantes qui aident la bernacle à se fixer à la surface sont suspendues dans une sorte d'huile, qui peut repousser l'eau et tous les contaminants trouvés à la surface, de sorte que la protéine collante est fermement attachée à la surface.
L'équipe du MIT a décidé d'essayer d'imiter cette colle en ajustant l'adhésif qu'ils avaient précédemment développé. Ce matériau visqueux est constitué d'un polymère appelé poly(acide acrylique) dans lequel un composé organique appelé ester NHS est incorporé pour assurer l'adhérence, tandis que le chitosane est un sucre qui renforce le matériau. Les chercheurs congèlent des flocons de ce matériau, les broient en particules, puis suspendent ces particules dans de l'huile de silicone de qualité médicale.
Lorsque la pâte résultante est appliquée sur une surface humide (telle qu'un tissu couvert de sang), l'huile repousse le sang et d'autres substances pouvant être présentes, provoquant la réticulation des particules visqueuses et la formation d'un joint étanche sur la plaie. Les tests des chercheurs sur des souris ont montré que dans les 15 à 30 secondes suivant l'application de la colle, en appliquant doucement une pression, la colle s'est solidifiée et a cessé de saigner.
Les chercheurs ont déclaré que par rapport au ruban adhésif double face conçu par les chercheurs en 2019, l'un des avantages de ce nouveau matériau est que la pâte peut être moulée pour s'adapter aux plaies irrégulières et que le ruban peut être plus adapté à la chirurgie de scellement. Faire une incision ou attacher un dispositif médical au tissu. "La pâte moulable peut s'écouler dans et s'adapter à n'importe quelle forme irrégulière et sceller", a déclaré Wu. "Cela permet aux utilisateurs de s'adapter librement à diverses plaies saignantes de forme irrégulière."
Dans des tests menés sur des porcs, Nabzdyk et ses collègues de la clinique Mayo ont découvert que cette colle peut arrêter de saigner rapidement et qu'elle agit plus rapidement et plus efficacement que l'agent hémostatique disponible dans le commerce qu'ils ont comparé. Il peut même fonctionner en donnant aux porcs un puissant anticoagulant (héparine) afin que le sang ne forme pas de caillots spontanément.
Leurs recherches montrent que le sceau reste intact pendant plusieurs semaines, laissant le temps au tissu de guérir tout seul, et que la colle provoque peu d'inflammation, semblable à l'inflammation causée par les agents hémostatiques actuellement utilisés. La colle sera lentement absorbée dans le corps en quelques mois. Si le chirurgien a besoin de réparer la plaie après l'application initiale, elle peut également être retirée à l'avance en utilisant une solution qui la dissout.
Les chercheurs prévoient maintenant de tester la colle sur des plaies plus grandes, et ils espèrent que cela prouvera que la colle peut être utilisée pour traiter les traumatismes. Ils ont également envisagé que cela pourrait être utile pendant la chirurgie, ce qui nécessite généralement que le chirurgien passe beaucoup de temps à contrôler les saignements.
"Nous sommes techniquement capables d'effectuer de nombreuses chirurgies complexes, mais notre capacité à contrôler rapidement les saignements particulièrement graves ne s'est pas vraiment améliorée", a déclaré Nabzdyk.
Une autre application possible est d'aider à arrêter les saignements. Ces patients ont des tubes en plastique insérés dans leurs vaisseaux sanguins, tels que ceux utilisés pour les cathéters artériels ou veineux centraux ou l'oxygénation par membrane extracorporelle (ECMO). Pendant l'ECMO, une machine est utilisée pour pomper le sang du patient hors du corps pour l'oxygéner. Il est utilisé pour traiter les personnes souffrant d'insuffisance cardiaque ou pulmonaire grave. Le tube est généralement inséré pendant plusieurs semaines ou mois, et un saignement au site d'insertion peut provoquer une infection.
Référence : « Pâte inspirée de la gomme de balane pour un scellement hémostatique rapide et indépendant de la coagulation » Auteurs : Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Tiffany L. Sarrafian, Xinyu Mao, Claudia E. Varela, Ellen T. Roche, Leigh G. Griffiths, Christoph S Nabzdyk et Xuanhe Zhao, 9 août 2021, Nature Biomedical Engineering.DOI : 10.1038/s41551-021-00769-y
Les chercheurs ont reçu un financement du MIT Deshpande Center pour les aider à commercialiser la colle, ce qu'ils espèrent réaliser après des études précliniques supplémentaires sur des modèles animaux. La recherche a également reçu un financement des National Institutes of Health, de la National Science Foundation et de l'Office of Army Research par le biais du Soldier Nanotechnology Institute du Massachusetts Institute of Technology et de la Zoll Foundation.
S'il vous plaît, commercialisez-le dès que possible. Ma femme a scellé ma blessure avec de la colle. Pique comme l'enfer. Eh bien, peut-être que je suis un bébé, comme elle l'a dit à chaque fois qu'elle a postulé.
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Heure de publication : 09/09/2021