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Fermare l'emorragia del campo di battaglia
Ricercatori presso Scienze del volo Aurora hanno sviluppato una sacca che può essere inserita in una grande ferita aperta per fermare l'emorragia pericolosa per la vita in pochi minuti. La sacca, chiamata emostatico rigonfiante, ricorda un pouf ed è costituita da una rete di fibre polimeriche racchiusa in tessuto spandex. Il polimero assorbe il sangue e, mentre lo fa, si espande, esercitando una pressione sufficiente sulle pareti della ferita per arginare il flusso sanguigno. Test preliminari hanno anche dimostrato che la sacca favorisce la coagulazione: viene assorbita solo l'acqua del sangue, quindi si concentrano i fattori naturali della coagulazione presenti nel sangue.
Un salvagente: Gli emostatici rigonfianti (sopra) sono progettati per assorbire il sangue e fermare l'emorragia nelle ferite gravi. Un polimero superassorbente all'interno di ciascuna sacca assorbe il sangue e si espande, esercitando pressione sulle pareti della ferita e arrestando il flusso sanguigno.
La sacca sarebbe molto utile per il trattamento di ferite in aree del corpo in cui non è possibile applicare un laccio emostatico e per ferite troppo grandi e gravi per le bende emostatiche. Una delle principali cause di morte dei soldati in Iraq e in Afghanistan è il sanguinamento, e ci sono molti casi sul campo di battaglia in cui questo dispositivo si sarebbe rivelato salvavita, afferma Javier de Luis, capo scienziato dell'Aurora e principale investigatore per il rigonfiamento emostatico. Inoltre, può essere indossato per lunghi periodi senza effetti collaterali e può essere facilmente rimosso.
I metodi convenzionali per controllare l'emorragia esterna includono l'applicazione di una pressione diretta. Questo può essere fatto da un medico o da un altro individuo che comprime la ferita, la riempie di garze emostatiche o applica un laccio emostatico. Ognuno presenta un problema unico e non sono sicuro che nessuno di essi sia molto efficace, afferma George Velmahos , professore di chirurgia presso la Harvard Medical School e capo della divisione di trauma, chirurgia d'urgenza e terapia intensiva chirurgica presso il Massachusetts General Hospital (MGH). Un laccio emostatico, ad esempio, ferma la circolazione sanguigna al di sotto del punto su cui viene applicato, il che lascia il resto dell'estremità suscettibile di diventare muscolo morto, dice Velmahos. Recentemente, l'esercito degli Stati Uniti ha sviluppato un laccio emostatico ad ultrasuoni per arginare il flusso sanguigno utilizzando fasci di ultrasuoni focalizzati. (Vedi Un laccio emostatico ad ultrasuoni per fermare l'emorragia del campo di battaglia.) Ma questo metodo, insieme ad altri, ha effetti collaterali termici che causano danni al tessuto circostante.
È anche molto difficile comprimere ferite profonde, specialmente quando i proiettili volano, dice Velmahos. Abbiamo bisogno di dispositivi intelligenti e materiali intelligenti in grado di fermare l'emorragia senza interrompere la circolazione e senza la necessità di un paramedico o di un altro corpo fisicamente presente. A tal fine, l'emostatico del gonfiore è molto utile.
La borsa inizialmente misura circa tre pollici quadrati e pesa solo un paio di once, rendendola facile da inserire in un kit di pronto soccorso, uno zaino o persino nella tasca di un soldato. È costituito da una polvere polimerica superassorbente a base di acido poliacrilico, un materiale standard noto per gonfiarsi notevolmente quando esposto all'acqua, quindi può assorbire i componenti acquosi del sangue ed espandersi. Tuttavia, quando la sacca viene utilizzata in una ferita, l'espansione delle particelle polimeriche viene facilmente bloccata dalle particelle nel sangue, il che riduce significativamente l'efficacia del polimero nel dispositivo.
Per combattere questo, i ricercatori di Aurora hanno mescolato il polimero con una fibra di polipropilene. La fibra mantiene le particelle di polimero uniformemente distanziate in modo che possano assorbire rapidamente il sangue mentre si espandono in modo uniforme. Il materiale esterno è un tessuto in micro-mesh spandex che si allunga per adattarsi all'espansione del gel. La sacca, a sua volta, esercita una pressione sulle pareti della ferita e blocca il flusso sanguigno attraverso un effetto meccanico di blocco dei fluidi.
Il dispositivo ha un assorbimento totale di circa 30 volte il suo peso iniziale in due minuti, afferma Liping Sun, uno scienziato senior di Aurora. A seconda delle dimensioni della ferita, possono essere utilizzate più buste. Ognuno può gonfiarsi fino a raggiungere le dimensioni di un paio di pompelmi, dice de Luis. Ma idealmente, una sacca non si espanderebbe completamente, solo quanto basta per fermare il flusso di sangue. La sacca funziona anche come un pannolino: blocca il liquido in modo che il sangue non possa essere spremuto. I test sui maiali all'MGH hanno prodotto risultati promettenti: tutti i soggetti trattati con la sacca sono sopravvissuti alle ferite, contro solo il 40% dei controlli, che sono stati testati con un rotolo di garza standard rilasciato dall'esercito.
La sacca emostatica rigonfia potrebbe fornire un buon modo per fermare l'emorragia per alcune ore, in modo che un soldato o un paziente possano essere trasportati in un centro medico, afferma Ali Khademhosseini , un assistente professore nella divisione di scienze e tecnologia della salute di Harvard-MIT e vincitore del TR35. A differenza di dispositivi simili, funziona per ridurre al minimo la quantità di liquido che uscirebbe dalla ferita, afferma Khademhosseini.
Altri due tipi di dispositivi già utilizzati dalle forze armate statunitensi sono realizzati da HemCon e Z-Medica . HemCon, con sede a Portland, OR, produce bende dal chitosano, un polisaccaride naturale e biocompatibile derivato dai gusci dei gamberetti. Quando applicato su una ferita, il chitosano caricato positivamente attrae le cellule del sangue caricate negativamente, che sigillano la ferita e consentono al corpo di formare un coagulo che arresta l'emorragia.
Z-Medica, con sede a Wallingford, CT, produce un prodotto colabile chiamato QuickClot che utilizza agenti a base di zeolite per assorbire il sangue e aderire al tessuto intorno al sito della ferita.
Ma per le lesioni traumatiche, è necessario disporre di un sistema rapido in grado di prevenire il sanguinamento in ferite di grandi dimensioni, afferma Khademhosseini. Le bende HemCon, ad esempio, coprono solo un'area di quattro per quattro pollici.
Il vantaggio principale del nostro dispositivo è che si tratta di un'applicazione puramente meccanica, quindi non abbiamo complicazioni con reazioni chimiche o reazioni esotermiche, afferma de Luis.
Anche i ricercatori del MIT, guidati da Rutledge Ellis-Behnke, stanno lavorando a una soluzione innovativa: un liquido biodegradabile che può fermare rapidamente l'emorragia. (Vedi Nanosolution ferma il sanguinamento e TR10: Nanohealing.) Potrebbe anche essere usato per promuovere la guarigione in particolare per le ferite all'interno del corpo. Il liquido biodegradabile è ancora da tre a cinque anni dall'approvazione per l'uso negli esseri umani, tuttavia, e i ricercatori del MIT affermano che verrà utilizzato per la prima volta nelle procedure chirurgiche. Il suo impatto su grandi ferite e in altre aree è sconosciuto.
Secondo de Luis e Velmahos, l'emostatico rigonfiante può essere sviluppato per meno di $ 10 per sacchetto e potrebbe essere sul campo di battaglia entro un anno. Questi tipi di cose sono molto utili non solo per il campo di battaglia, ma per il trattamento biomedico ovunque, dice Khademhosseini. Usano polimeri standard che sono economici e disponibili in commercio.