Insinyur MIT merancang lem biokompatibel yang kuat yang dapat menutup jaringan yang terluka dan menghentikan pendarahan, terinspirasi oleh zat lengket yang digunakan teritip untuk menempel pada batu. Kredit: foto stok
Perekat baru yang meniru zat lengket yang digunakan oleh teritip untuk menempel pada batu dapat memberikan cara yang lebih baik untuk mengobati trauma.
Terinspirasi oleh zat lengket yang digunakan teritip untuk menempel pada batu, para insinyur MIT merancang lem biokompatibel yang kuat yang dapat menutup jaringan yang terluka dan menghentikan pendarahan.
Bahkan jika permukaannya tertutup oleh darah, pasta baru ini dapat menempel pada permukaan dan dapat membentuk segel yang rapat dalam waktu sekitar 15 detik setelah aplikasi. Para peneliti mengatakan bahwa lem ini dapat memberikan cara yang lebih efektif untuk mengobati trauma dan membantu mengontrol pendarahan selama operasi.
“Kami memecahkan masalah adhesi di lingkungan yang menantang, yaitu lingkungan jaringan manusia yang lembab dan dinamis. Pada saat yang sama, kami mencoba mengubah pengetahuan dasar ini menjadi produk nyata yang dapat menyelamatkan nyawa,” kata Zhao Xuanhe, profesor teknik dan teknik sipil dan lingkungan, serta salah satu penulis senior studi tersebut.
Christoph Nabzdyk adalah ahli anestesi jantung dan dokter perawatan intensif di Mayo Clinic di Rochester, Minnesota, dan penulis senior makalah tersebut, yang diterbitkan di Nature Biomedical Engineering pada 9 Agustus 2021. Ilmuwan peneliti MIT Hyunwoo Yuk dan rekan postdoctoral Jingjing Wu adalah penulis utama dari penelitian ini.
Kelompok peneliti: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Xuanhe Zhao (dari kiri ke kanan), memegang kulit teritip dan salep hemostatik gusi teritip di tangan mereka. Kredit: Disediakan oleh peneliti
Menemukan cara untuk menghentikan pendarahan adalah masalah lama, tetapi belum sepenuhnya terselesaikan, kata Zhao. Jahitan biasanya digunakan untuk menutup luka, tetapi jahitan adalah proses yang memakan waktu yang biasanya tidak dapat dilakukan oleh responden pertama dalam keadaan darurat. Di antara tentara, kehilangan darah adalah penyebab utama kematian setelah trauma, sedangkan pada populasi umum, kehilangan darah adalah penyebab kematian kedua setelah trauma.
Dalam beberapa tahun terakhir, beberapa bahan yang dapat menghentikan pendarahan, juga disebut agen hemostatik, telah beredar di pasaran. Banyak dari ini terdiri dari tambalan yang mengandung faktor pembekuan yang membantu pembekuan darah dengan sendirinya. Namun, ini membutuhkan waktu beberapa menit untuk membentuk segel dan tidak selalu berhasil pada luka yang mengeluarkan banyak darah.
Laboratorium Zhao telah berkomitmen untuk memecahkan masalah ini selama bertahun-tahun. Pada 2019, timnya mengembangkan pita jaringan dua sisi dan menunjukkan bahwa itu dapat digunakan untuk menutup sayatan bedah. Tape ini terinspirasi dari bahan lengket yang digunakan laba-laba untuk menangkap mangsa dalam kondisi lembab. Ini mengandung polisakarida bermuatan yang dapat menyerap air dari permukaan segera, menghilangkan bintik-bintik kering kecil yang menempel pada lem.
Untuk lem jaringan baru mereka, para peneliti sekali lagi mengambil inspirasi dari alam. Kali ini, mereka memusatkan perhatian pada teritip, yaitu krustasea kecil yang menempel pada hewan lain seperti batu, lambung kapal, dan bahkan ikan paus. Permukaan ini lembab dan biasanya sangat kotor-kondisi ini membuat adhesi sulit.
“Ini menarik perhatian kami,” kata Yuk. “Ini sangat menarik, karena untuk menutup jaringan yang berdarah, Anda tidak hanya harus berurusan dengan kelembaban, tetapi juga polusi darah yang mengalir keluar. Kami menemukan bahwa makhluk yang hidup di lingkungan laut ini melakukan hal yang persis sama dengan yang harus kami lakukan untuk menghadapinya. Masalah pendarahan yang kompleks.”
Analisis peneliti terhadap permen karet teritip menunjukkan bahwa ia memiliki komposisi yang unik. Molekul protein lengket yang membantu teritip menempel ke permukaan tersuspensi dalam semacam minyak, yang dapat menolak air dan kontaminan yang ditemukan di permukaan, sehingga protein lengket menempel kuat ke permukaan.
Tim MIT memutuskan untuk mencoba meniru lem ini dengan menyesuaikan perekat yang telah mereka kembangkan sebelumnya. Bahan kental ini terdiri dari polimer yang disebut poli (asam akrilat) di mana senyawa organik yang disebut ester NHS tertanam untuk memberikan adhesi, sedangkan kitosan adalah gula yang memperkuat bahan. Para peneliti membekukan serpihan bahan ini, menggilingnya menjadi partikel, dan kemudian menangguhkan partikel-partikel ini dalam minyak silikon tingkat medis.
Ketika pasta yang dihasilkan dioleskan ke permukaan yang basah (seperti jaringan yang berlumuran darah), minyak akan menolak darah dan zat lain yang mungkin ada, menyebabkan partikel kental untuk berikatan silang dan membentuk segel rapat pada luka. Tes para peneliti pada tikus menunjukkan bahwa dalam waktu 15 hingga 30 detik setelah mengoleskan lem, memberikan tekanan dengan lembut, lem menjadi padat dan berhenti berdarah.
Para peneliti mengatakan bahwa dibandingkan dengan selotip dua sisi yang dirancang oleh para peneliti pada tahun 2019, satu keuntungan dari bahan baru ini adalah bahwa pasta dapat dicetak agar sesuai dengan luka yang tidak beraturan, dan selotip mungkin lebih cocok untuk operasi penyegelan Membuat sayatan atau pasang perangkat medis ke jaringan. “Pasta yang dapat dicetak dapat mengalir ke dalam dan sesuai dengan bentuk dan segel yang tidak beraturan,” kata Wu. “Ini memungkinkan pengguna untuk secara bebas beradaptasi dengan berbagai luka berdarah yang bentuknya tidak beraturan.”
Dalam tes yang dilakukan pada babi, Nabzdyk dan rekan-rekannya di Mayo Clinic menemukan bahwa lem ini dapat menghentikan pendarahan dengan cepat, dan bekerja lebih cepat dan lebih efektif daripada agen hemostatik yang tersedia secara komersial yang mereka bandingkan. Ia bahkan dapat bekerja ketika memberikan babi pengencer darah (heparin) yang kuat agar darah tidak menggumpal secara spontan.
Penelitian mereka menunjukkan bahwa segel tetap utuh selama beberapa minggu, memberikan waktu bagi jaringan untuk sembuh dengan sendirinya, dan lem menyebabkan sedikit peradangan, mirip dengan peradangan yang disebabkan oleh agen hemostatik yang saat ini digunakan. Lem akan perlahan diserap tubuh dalam beberapa bulan. Jika ahli bedah perlu memperbaiki luka setelah aplikasi awal, itu juga dapat dihilangkan terlebih dahulu dengan menggunakan larutan yang melarutkannya.
Para peneliti sekarang berencana untuk menguji lem pada luka yang lebih besar, dan mereka berharap ini akan membuktikan bahwa lem dapat digunakan untuk mengobati trauma. Mereka juga membayangkan bahwa itu mungkin berguna selama operasi, yang biasanya mengharuskan ahli bedah menghabiskan banyak waktu untuk mengendalikan pendarahan.
“Kami secara teknis mampu melakukan banyak operasi kompleks, tetapi kemampuan kami untuk dengan cepat mengendalikan pendarahan yang sangat parah belum benar-benar meningkat,” kata Nabzdyk.
Aplikasi lain yang mungkin adalah untuk membantu menghentikan pendarahan. Pasien-pasien ini memiliki tabung plastik yang dimasukkan ke dalam pembuluh darah mereka, seperti yang digunakan untuk kateter arteri atau vena sentral atau oksigenasi membran ekstrakorporeal (ECMO). Selama ECMO, sebuah mesin digunakan untuk memompa darah pasien keluar dari tubuh untuk mengoksidasinya. Ini digunakan untuk mengobati orang dengan gagal jantung atau paru-paru yang parah. Tabung biasanya dimasukkan selama beberapa minggu atau bulan, dan pendarahan di tempat penyisipan dapat menyebabkan infeksi.
Referensi: “Tempel yang terinspirasi oleh permen karet teritip untuk penyegelan hemostatik yang cepat dan independen koagulasi” Penulis: Hyunwoo Yuk, Jingjing Wu, Tiffany L. Sarrafian, Xinyu Mao, Claudia E. Varela, Ellen T. Roche, Leigh G. Griffiths, Christoph S Nabzdyk dan Xuanhe Zhao, 9 Agustus 2021, Teknik Biomedis Alam.DOI: 10.1038/s41551-021-00769-y
Para peneliti telah menerima dana dari MIT Deshpande Center untuk membantu mereka mengkomersialkan lem, yang mereka harapkan dapat dicapai setelah studi praklinis tambahan pada model hewan. Penelitian ini juga menerima dana dari National Institutes of Health, National Science Foundation, dan Office of Army Research melalui Soldier Nanotechnology Institute di Massachusetts Institute of Technology dan Zoll Foundation.
Tolong, tolong dikomersialkan sesegera mungkin. Istri saya menutup luka saya dengan lem. Menyengat seperti neraka. Yah, mungkin aku masih bayi, seperti yang dia katakan setiap kali dia melamar.
SciTechDaily: Rumah berita sains dan teknologi terbaik sejak tahun 1998. Tetap up to date dengan berita teknologi terbaru melalui email atau media sosial.
Studi terhadap 6,2 juta pasien oleh Kaiser Permanente dan peneliti CDC akan dilanjutkan selama 2 tahun. Para peneliti dari Federal and Caesars Medical Institutions sedang menyisir catatan kesehatan…
Waktu posting: Sep-09-2021