07.09.2020
РХТУ им. Д.И. Менделеева

В РХТУ разработали эффективный кровоостанавливающий материал из природных компонентов

4.3

Потери крови при сильных кровотечениях остаются частой причиной смертей. Сегодня существует большое количество кровоостанавливающих материалов, но каждый из них обладает своими недостатками - например, плохой биосовместимостью или низкой сорбционной емкостью. Химики из РХТУ имени Д. И. Менделеева синтезировали новый материал на основе биополимеров хитозана и альгината, выделяемых из водорослей и панцирей ракообразных, а также наночастиц серебра. Материал может не только эффективно купировать кровотечения, но и обладает выраженной антибактериальной активностью.

Один из компонентов нового материала – альгинат, получаемый из водорослей / ©irecommend.ru

Статья опубликована в журнале International Journal of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials. Кровотечения до сих пор остаются серьезной медицинской опасностью и служат причиной более чем 30 процентов смертей от ран. Чтобы остановить кровотечение нужен гемостатический материал, который можно легко закрепить на ране и так с одной стороны изолировать ее, чтобы ускорить заживление, а с другой обеспечить отвод жидкостей и защиту от инфекции.

Существует много различных гемостатических материалов, но большинство из них сфокусировано только на быстрой остановке кровотечения, и плохо подходит для более долгосрочного лечения. Российские ученые предложили новый материал из трех компонентов: альгината и хитозана -биополимеров, выделяемых из водорослей и панцирей ракообразных, а также наночастиц серебра. При этом последние получали не стандартным химическим методом, а с помощью биологического синтеза: гранулы наносеребра производили грибы, которые выращивали в среде, богатой ионами серебра.

«На основе альгината создают гидрогели — нерастворимые в воде губки, способные набирать и отдавать большие объемы жидкости, – рассказывает первый автор работы, доцент РХТУ имени Д. И. Менделеева, Мария Гордиенко. – Но чтобы эти губки не растворялись в воде их структуру нужно сшить с помощью сшивающих агентов, которыми чаще всего выступают разные токсичные химические реагенты, а мы заменили их на хитозан. Он образует связи с альгинатом, что приводит к формированию геля, который сохраняет свою стабильность и при погружении в раствор.

Кроме того, хитозан обладает антибактериальным эффектом, способствует связыванию компонентов крови и заживлению ран. Наконец, наночастицы серебра придают гелю дополнительный антибактериальный эффект – так, в сумме мы получили новый гемостатический материал с высокой биосовместимостью и хорошо выраженными антибактериальными свойствами. При этом его технология получения обеспечивает сохранение разветвленной макропористой структуры и как результат высокую сорбционную емкость».

Синтезированные гели выглядят как пористая губка толщиной до 5 миллиметров. Их можно нанести на открытые раны, чтобы быстро купировать кровотечение и одновременно защитить от инфекции. При этом губка способна впитывать большие объемы жидкостей, выделяющихся из ран, сохраняя свою механическую стабильность. Потом при необходимости – например, если хирургу нужно провести операцию и зашить рану – губку можно легко удалить.

Все от природы: преимущества и перспективы нового материала

Основная новация российских исследователей — это многостадийный процесс синтеза, который до этого не применялся для гемостатических материалов. Сначала они получали растворимый гидрогель альгината с наночастицами серебра, потом криоструктурировали его – то есть охлаждали материал до -20 градусов в результате чего внутри губки образовывалась первичная система каналов. Далее материал приводили в контакт с раствором хитозана и при постепенном оттаивании при -5 градусов молекулы хитозана связывались с альгинатом и так сшивали систему уже в нерастворимую сетчатую губку. Дальше смесь снова замораживали до -20 градусов и высушивали сублимацией, чтобы получить конечный материал.

В серии экспериментов ученые оценили перспективность нового материала для остановки кровотечения. Оказалось, его пористость составляет до 50 процентов, то есть на суммарный объем всех пор приходится половина всего объема геля, за счет чего он эффективно впитывает жидкости. При этом альгинат-хитозановые гели остаются нерастворимыми и механически стабильными при значениях рН и температуры, характерных для ран, поэтому он подходит для этих условий. Наконец, отдельно изучали антибактериальные свойства гелей. Их помещали в чашки Петри, с тремя типичными культурами патогенов (золотистого стафилококка Staphylococcus aureus, синегнойной палочки Pseudomonas aeruginosa и восковой бациллы Bacillus cereus).

Схема получения альгинат-хитозановых гелей с наночастицами серебра / ©Пресс-служба РХТУ имени Д. И. Менделеева

Спустя 24 часа нахождения гелей в среде бактерий, ученые оценивали размеры и форму свободных зон вокруг образцов: чем больше размер зоны, тем сильнее антибактериальный эффект. Оказалось, что альгинат-хитозановые губки с наночастицами серебра обладают выраженными антибактериальными свойствами, в то время как у губок без добавления серебра их нет. Экспериментов на реальных ранах, для которых нужны лабораторные животные, ученые пока не проводили. Однако по совокупности других данных уже можно говорить о перспективности нового материала для остановки кровотечений.

“Спектр материалов, которые используются для обработки ран очень большой, – говорит Гордиенко. – И основные отличия нашего материала – это его действительно высокая сорбционная емкость и биосовместимый способ получения без химических сшивающих агентов – природный альгинат, природный хитозан и наночастицы микробиологического серебра”.

В августе исследователи получили положительное решение о выдаче патента на материал и способ его получения и в данный момент проводят экономическую оценку ее перспектив, разрабатывают лабораторный регламент синтеза нового материала. В дальнейшем они планируют не только провести эксперименты на животных, но и модифицировать гели таким образом, чтобы в них появились поры различных размеров и материал можно было использовать для задачи разделения крови на фракции. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева — высшее учебное заведение в Москве, крупнейший учебный и научно-исследовательский центр в области химической технологии.
Позавчера, 12:24
Ольга Иванова

Шведские психологи показали: те, кто доверяет астрологии, как правило, обладают более низким уровнем интеллекта и большей самовлюбленностью по сравнению с теми, кто в нее не верит.

Позавчера, 05:30
Мария Азарова

Ученые из США представили альтернативный молекулярный механизм образования меланоцитарного невуса, который согласуется как с экспериментальными, так и с клиническими наблюдениями.

Позавчера, 15:17
Василий Парфенов

Польские ученые-полярники засняли редкое событие — охоту полярного медведя не на морскую добычу, а наземную. Правда, молниеносная атака все равно произошла в воде. Подобное поведение северного хищника впервые удалось запечатлеть на видео.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

25 ноября
Илья Ведмеденко

Российские инженеры спроектировали самолет для межконтинентальных полетов в стратосфере. Его можно назвать условным аналогом британского Skylon.

24 ноября
Ольга Иванова

Исследование международного коллектива специалистов пролило свет на внезапное похолодание, произошедшее 34 миллиона лет назад и способствовавшее образованию антарктических ледяных щитов.

3 ноября
Ольга Иванова

Исследований на эту тему, как ни странно, мало, хотя предположений — великое множество. По мнению ученых из Венгрии, одна из причин такого поведения — высокая концентрация внимания на речи хозяина, а еще это означает, что собака слышит знакомое слово.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

18 ноября
Ольга Иванова

Группа исследователей из Китая и США выявила дополнительный фактор, который мог способствовать самому крупному вымиранию на планете.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: