Líquido

Sep 26, 2023

Nature Communications volume 13, número do artigo: 5035 (2022) Citar este artigo

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A hemorragia não compressível é um desafio clínico não atendido que é responsável por alta mortalidade no trauma. Fluxos sanguíneos pressurizados rápidos sob hemorragia prejudicam a função e a integridade dos agentes hemostáticos e a adesão dos selantes bioadesivos. Aqui, relatamos o projeto e o desempenho de bioadesivos microestruturados bioinspirados, formados com um xerogel resistente macroporoso infundido com líquidos funcionais. O xerogel pode absorver rapidamente fluidos interfaciais, como sangue total, e promover a coagulação sanguínea, enquanto os líquidos infundidos facilitam a ligação interfacial, a vedação e a função antibacteriana. Sua sinergia permite que os bioadesivos formem uma adesão resistente em tecidos humanos e suínos ex vivo e em diversas superfícies projetadas sem a necessidade de compressão, bem como remoção instantânea sob demanda e estabilidade de armazenamento. Demonstramos uma eficácia hemostática e biocompatibilidade significativamente melhoradas em ratos e porcos em comparação com equivalentes não estruturados e produtos comerciais. Este trabalho abre novos caminhos para o desenvolvimento de bioadesivos e selantes hemostáticos.

A hemorragia não controlada é responsável por mais de 30% das mortes por trauma1,2. Apesar dos enormes esforços de pesquisa, permanecem desafios críticos no tratamento de hemorragias estreitas e não compressíveis, que apresentam fluxos sanguíneos pressurizados rápidos nos locais das feridas3,4. As estratégias comuns que dependem apenas de agentes hemostáticos, como a trombina e o caulino, para promover a coagulação sanguínea são limitadas pela taxa de coagulação lenta e pelas coagulopatias5. Estratégias alternativas são os selantes bioadesivos que bloqueiam fisicamente o local do sangramento6,7,8,9,10. A remoção de fluidos interfaciais é crítica para a formação de aderências e desempenho de vedação dos bioadesivos11. No entanto, os bioadesivos existentes são lentos e ineficazes na remoção do sangue pressurizado rápido na interface devido às suas estruturas não e nanoporosas12,13. Situações em postos de atendimento e salas de emergência impõem outros requisitos, como facilidade de uso e estabilidade de armazenamento, que muitas vezes são esquecidos1. Enfrentar esses desafios exige novos designs e materiais para hemorragias não compressíveis.

Na natureza, alguns organismos marinhos aderem a superfícies bio-incrustantes com adesivos que apresentam arquitetura microestrutural e líquido infundido. Os exemplos incluem placas de mexilhão com estrutura microporosa e vermes chatos com canais glandulares para armazenamento e entrega de líquidos adesivos (Fig. 1a) . Esses bioadesivos microestruturados contrastam com bioadesivos usados ​​clinicamente, como cianoacrilato, colas de fibrina e bioadesivos à base de hidrogel, que carecem de estruturas porosas e líquido infiltrado12,16. Adesivos à base de catecol, inspirados em mexilhões, formam modesta adesão úmida, mas também não imitam as estruturas porosas14. Esses projetos não estruturados/homogêneos poderiam evitar vazamentos e beneficiar a vedação, mas, por sua vez, limitar a capacidade de absorver e manipular o fluido interfacial. Tal limitação é prejudicial em condições de hemorragia, uma vez que o sangue pressurizado rapidamente pode eliminar os agentes hemostáticos e romper quaisquer coágulos sanguíneos mal formados que sejam intrinsecamente quebradiços17,18,19. Embora os fluidos interfaciais inibam a adesão dos materiais, os bioadesivos não estruturados não conseguem remover rapidamente esses fluidos devido ao lento processo de difusão e aos grandes componentes sanguíneos, mesmo que seja utilizada uma matriz seca e/ou um líquido repelente hidrofóbico8,20. Absorver e resistir aos fluxos sanguíneos pressurizados é, portanto, de missão crítica para tecnologias hemostáticas no tratamento de hemorragias não compressíveis.

uma ilustração esquemática de organismos marinhos que contêm microporos interligados para adesividade e transporte de reagentes líquidos. b Esquema do LIMB aderindo a substratos expostos ao sangue. c Esquemas mostrando que o LIMB pode absorver fluido interfacial, secretar líquidos funcionais e coagular o sangue, proporcionando assim função de adesão, hemostática e selante. d Imagem confocal de LIMB marcado com rodamina (vermelho) contendo microporos, parcialmente preenchidos com um líquido funcional de quitosana marcado com FITC (verde). e Tamanhos de poros superficiais e internos em LIMB contendo 2 M ou 5 M PAAm. f – h Curvas tensão-estiramento (f), energia de fratura (g) e comprimentos fractocoesivos (h) de LIMBs com conteúdo variável de PAAm. Os valores em e, g, h representam a média ± dp (n = 40 para Superfície 2M-LIMB; 20 para 2M-LIMB Interno; e 30 para 5M-LIMB Superfície e Interna em e; n = 4 em g, h; O a experiência foi repetida três vezes de forma independente com resultados semelhantes para d).