Liquido

Sep 26, 2023

Nature Communications volume 13, numero articolo: 5035 (2022) Citare questo articolo

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L’emorragia non comprimibile è una sfida clinica non soddisfatta che spiega l’elevata mortalità in caso di trauma. I rapidi flussi di sangue pressurizzato in condizioni di emorragia compromettono la funzione e l'integrità degli agenti emostatici e l'adesione dei sigillanti bioadesivi. Qui riportiamo il design e le prestazioni di bioadesivi microstrutturati bioispirati, formati con uno xerogel resistente macroporoso infuso con liquidi funzionali. Lo xerogel può assorbire rapidamente i fluidi interfacciali come il sangue intero e favorire la coagulazione del sangue, mentre i liquidi infusi facilitano il legame interfacciale, la sigillatura e la funzione antibatterica. La loro sinergia consente ai bioadesivi di formare un'adesione tenace su tessuti umani e suini ex vivo e su diverse superfici ingegnerizzate senza la necessità di compressione, nonché rimozione istantanea su richiesta e stabilità allo stoccaggio. Abbiamo dimostrato un'efficacia emostatica e una biocompatibilità significativamente migliorate nei ratti e nei suini rispetto alle controparti non strutturate e ai prodotti commerciali. Questo lavoro apre nuove strade per lo sviluppo di bioadesivi e sigillanti emostatici.

L'emorragia incontrollata rappresenta oltre il 30% delle morti per trauma1,2. Nonostante gli enormi sforzi di ricerca, permangono sfide critiche per il trattamento delle emorragie non comprimibili e profonde, che presentano rapidi flussi di sangue pressurizzato dai siti della ferita3,4. Le strategie comuni che fanno affidamento sui soli agenti emostatici, come la trombina e il caolino, per promuovere la coagulazione del sangue sono limitate dalla velocità di coagulazione lenta e dalle coagulopatie5. Strategie alternative sono i sigillanti bioadesivi che bloccano fisicamente il sito sanguinante6,7,8,9,10. La rimozione dei fluidi interfacciali è fondamentale per la formazione dell'adesione e le prestazioni di tenuta dei bioadesivi11. Tuttavia, i bioadesivi esistenti sono lenti e inefficaci nel rimuovere rapidamente il sangue pressurizzato all'interfaccia a causa delle loro strutture non e nanoporose12,13. Le situazioni nei punti di cura e nei pronto soccorso impongono altri requisiti, come la facilità d'uso e la stabilità dello stoccaggio, che spesso vengono trascurati1. Affrontare queste sfide richiede nuovi progetti e materiali per l’emorragia non comprimibile.

In natura, alcuni organismi marini aderiscono alle superfici biocontaminate con adesivi che presentano un'architettura microstrutturale e un liquido infuso. Gli esempi includono placche di cozze con struttura microporosa14 e vermi piatti con canali ghiandolari per lo stoccaggio e il rilascio di liquidi adesivi (Fig. 1a)15. Questi bioadesivi microstrutturati contrastano con i bioadesivi utilizzati clinicamente come il cianoacrilato, le colle di fibrina e i bioadesivi a base di idrogel, che mancano di strutture porose e liquido infiltrato12,16. Gli adesivi a base di catecolo, ispirati alle cozze, formano una modesta adesione a umido ma non imitano nemmeno le strutture porose14. Tali progetti non strutturati/omogenei potrebbero evitare perdite e favorire la tenuta, ma a loro volta limitare la capacità di assorbire e manipolare il fluido interfacciale. Tale limitazione è dannosa in condizioni di emorragia, poiché il sangue pressurizzato rapidamente può eliminare gli agenti emostatici e distruggere eventuali coaguli di sangue scarsamente formati che sono intrinsecamente fragili17,18,19. Sebbene i fluidi interfacciali inibiscano l'adesione dei materiali, i bioadesivi non strutturati non possono rimuovere rapidamente tali fluidi a causa del lento processo di diffusione e dei grandi componenti del sangue, anche se viene utilizzata una matrice secca e/o un liquido idrofobico repellente8,20. Assorbire e resistere ai flussi sanguigni pressurizzati è quindi fondamentale per le tecnologie emostatiche nel trattamento dell'emorragia non comprimibile.

un'illustrazione schematica di organismi marini che contengono micropori interconnessi per l'adesività e il trasporto di reagenti liquidi. b Schema di LIMB che aderisce su substrati esposti al sangue. c Schemi che mostrano che LIMB può assorbire il fluido interfacciale, secernere liquidi funzionali e coagulare il sangue, fornendo così funzioni di adesione, emostatica e sigillatura. d Immagine confocale di LIMB marcato con rodamina (rosso) contenente micropori, parzialmente riempito con un liquido funzionale chitosano marcato FITC (verde). e Dimensioni della superficie e dei pori interni in LIMB contenenti 2 M o 5 M PAAm. f – h Curve di allungamento (f), energia di frattura (g) e lunghezze frattocoesive (h) di ARTI con contenuto PAAm variabile. I valori in e, g, h rappresentano la media ± sd (n = 40 per 2M-LIMB Surface; 20 per 2M-LIMB Internal; e 30 per 5M-LIMB Surface e Internal in e; n = 4 in g, h; The l'esperimento è stato ripetuto tre volte in modo indipendente con risultati simili per d).