双组分系统可以提供一种新的方法来阻止内出血

麻省理工学院的工程师设计了一种双组分系统，可以将其注入体内，帮助在内伤部位形成血凝块。这些材料模仿身体自然形成凝块的方式，可以提供一种方法，让患有严重内伤的人在到达医院之前保持生命。

在小鼠内伤模型中，研究人员表明，这些成分(纳米颗粒和聚合物)的性能明显优于早期开发的止血纳米颗粒。

“这些结果特别引人注目的是我们在动物研究中看到的重伤恢复水平。通过依次引入两个互补系统，可以获得更强壮的凝块。”该研究论文的资深作者 。

与以前开发的止血系统不同，麻省理工学院的新技术模仿了血小板(启动血液凝固的细胞)和纤维蛋白原(一种有助于形成凝块的蛋白质)的作用。

“使用两种成分的想法允许止血系统选择性凝胶化，因为伤口中的浓度增加，模仿自然凝血级联的最终效果，”亚历山大和 I. Michael Kasser 化学工程教授 Bradley Olsen 说。麻省理工学院和该研究的资深作者。

麻省理工学院博士后 Celestine Hong PhD '22 是该论文的主要作者，该论文 发表在 Advanced Healthcare Materials上。 该论文的其他作者包括博士后何彦普、本科生波特鲍恩和麻​​省理工学院生物工程系主任安吉拉贝尔彻教授。

人工凝血

车祸等创伤性事件造成的失血导致全世界每年有超过 250 万人死亡。这种钝性外伤会引起肝脏等器官内出血，难以发现和治疗。在这种情况下，尽快止血至关重要，直到可以将患者送往医院接受进一步治疗。奥尔森说，找到预防内出血的方法可能会对军队产生特别重大的影响，因为内出血的延误治疗是可预防死亡的最大原因之一。

当发生内伤时，血小板被吸引到该部位并启动血液凝固级联反应，最终形成血小板和凝血蛋白(包括纤维蛋白原)的粘性栓塞。但是，如果患者大量失血，则说明他们没有足够的血小板或纤维蛋白原来形成凝块。麻省理工学院的团队希望创建一个人工系统，通过替换这两种凝血成分来帮助挽救人们的生命。

“该领域的研究人员过去一直在做的是试图重新获得血小板的治疗效果或重新获得纤维蛋白原的功能，”Hong 说。“我们在这个项目中试图做的是捕捉他们彼此互动的方式。”

为实现这一目标，研究人员创建了一个包含两种材料的系统：一种募集血小板的纳米颗粒和一种模拟纤维蛋白原的聚合物。

对于血小板募集颗粒，研究人员使用了 与他们在 2022 年的一项研究中报告的颗粒相似的颗粒。这些颗粒由称为 PEG-PLGA 的生物相容性聚合物制成，并用一种​​称为 GRGDS 的肽进行功能化，使其能够与活化的血小板结合。由于血小板被吸引到受伤部位，因此这些颗粒也倾向于在受伤部位积聚。

在那项 2022 年的研究中，研究人员发现，当这些靶向颗粒处于 140 至 220 纳米的最佳尺寸范围内时，它们会在伤口部位积聚，但不会在肺部等器官中大量积聚，因为在肺部等器官中形成凝块有风险给病人。

对于这篇论文，研究人员通过添加一个化学基团来修改这些粒子，该化学基团会与放置在系统中第二个组件上的标签发生反应，他们称之为交联剂。这些由 PEG 或 PEG-PLGA 制成的交联剂与聚集在伤口部位的靶向颗粒结合，形成模仿血块的团块。

“这个想法是，随着这两种成分在血流中循环，如果有伤口，靶向成分将开始在伤口处积聚，并与交联剂结合，”Hong 说。“当这两种成分都处于高浓度时，你会得到更多的交联，它们开始形成胶水并帮助凝血过程。”

止血

为了测试该系统，研究人员使用了小鼠的内伤模型。他们发现，在注入体内后，这种双组分系统在止血方面非常有效，而且它的效果大约是靶向粒子本身的两倍。

凝块的另一个重要优势是它们不会像自然产生的凝块那样快速降解。当患者大量失血时，他们通常会通过静脉注射生理盐水来维持血压，但这种生理盐水也会稀释现有的血小板和纤维蛋白原，从而导致凝块变弱并加速降解。然而，研究人员发现，人造凝块不太容易受到这种降解的影响。

研究人员还发现，与葡萄糖对照相比，他们的纳米颗粒不会在小鼠体内引起任何显着的免疫反应。他们现在计划与麻省总医院的研究人员合作，在更大的动物模型中测试该系统。

从长远来看，研究人员还希望探索使用便携式成像设备在纳米粒子进入人体后对其进行可视化的可能性。这可以帮助医生或急救人员快速确定内出血的部位，目前只能在医院通过 MRI、超声波或手术来确定。

“要确定出血的来源可能会延迟数小时，这需要很多步骤才能治疗出血部位。因此，能够将该系统与诊断工具相结合是我们感兴趣的领域之一，”Hong 说。