麻省理工学院的工程师们设计了一种双组分系统，可以注入人体并帮助在内伤部位形成血凝块。这些材料模仿人体自然形成血块的方式，可以提供一种方法，让有严重内伤的人维持生命，直到他们能够到达医院。在一个小鼠内伤模型中，研究人员表明，一种纳米粒子和一种聚合物的性能明显优于早期开发的止血纳米粒子。
麻省理工学院的工程师们设计了合成的纳米颗粒，可以注射到体内，帮助在内伤部位形成血凝块
"这些结果特别引人注目的是我们在动物研究中看到的严重损伤的恢复水平。"麻省理工学院教授、麻省理工学院化学工程系主任、科赫综合癌症研究所成员、该研究论文的资深作者之一保拉-哈蒙德说："通过依次引入两个互补的系统，有可能获得更强大的凝血。"
与之前开发的止血系统不同，麻省理工学院的新技术同时模拟了血小板--启动血液凝结的细胞和纤维蛋白原--一种帮助形成血块的蛋白质的作用。
麻省理工学院化学工程系Alexander and I. Michael Kasser教授和该研究的资深作者Bradley Olsen说："使用两种成分的想法允许止血系统在伤口中浓度提高时有选择性地凝胶化，模仿自然凝血级联的最终效果。"
麻省理工学院博士后Celestine Hong博士22岁，是该论文的主要作者，该论文于4月5日发表在《先进医疗材料》杂志上。该论文的其他作者包括博士后何彦普，本科生波特-鲍恩，以及麻省理工学院生物工程系主任安吉拉-贝尔彻教授。
诸如车祸等创伤性事件造成的失血每年在全世界造成250多万人死亡。这种钝器创伤可能导致肝脏等器官的内出血，这很难发现和治疗。在这种情况下，关键是要尽快止血，直到病人能够被送往医院接受进一步治疗。找到预防内出血的方法可能会对武装部队产生特别重大的影响，因为内出血的治疗不及时是可预防士兵死亡的最大原因之一。
当内伤发生时，血小板被吸引到该部位并启动血液凝固级联，最终形成一个由血小板和凝血蛋白(包括纤维蛋白原)组成的粘性栓。然而，如果病人失血过多，他们就没有足够的血小板或纤维蛋白原来形成血栓。麻省理工学院的团队希望创建一个人工系统，通过替代这两种凝血成分来帮助拯救人们的生命。
Hong说："这一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。我们在这个项目中试图做的是捕捉它们相互作用的方式。"
为了实现这一目标，研究人员用两种材料创建了一个系统：一种是招募血小板的纳米粒子，一种是模仿纤维蛋白原的聚合物。
对于血小板招募颗粒，研究人员使用了与他们在2022年的一项研究中报告的颗粒类似的颗粒。这些颗粒由一种叫做PEG-PLGA的生物相容性聚合物制成，它被一种叫做GRGDS的肽功能化，使它们能够与激活的血小板结合。由于血小板被吸引到受伤部位，这些颗粒也倾向于在受伤部位聚集。
在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，因为在那里形成血栓会给病人带来危险。
在这篇论文中，研究人员对这些颗粒进行了修改，加入了一个化学基团，该基团将与系统中第二个组件上的标签发生反应，他们称之为交联剂。这些交联剂由PEG或PEG-PLGA制成，与积聚在伤口部位的靶向颗粒结合，形成模仿血块的团块。
Hong说："我们的想法是，随着这两种成分在血液中循环，如果有一个伤口部位，靶向成分将开始在伤口部位积累，并与交联剂结合。当这两种成分都处于高浓度时，会得到更多的交联，它们开始形成胶水并帮助凝血过程。"
为了测试该系统，研究人员使用了一个内伤的小鼠模型。他们发现，在被注射到体内后，双组分系统在止血方面非常有效，它的效果大约是靶向粒子本身的两倍。
这种血块的另一个重要优势是，它们不会像自然发生的血块那样快速降解。当病人失去大量血液时，他们通常会被静脉注射生理盐水以保持血压，但这种生理盐水也会稀释现有的血小板和纤维蛋白原，导致血块变弱和更快降解。然而，研究人员发现，人工血凝块不容易受到这种降解的影响。
研究人员还发现，与葡萄糖对照组相比，他们的纳米颗粒并没有在小鼠中诱发任何明显的免疫反应。他们现在计划与马萨诸塞州综合医院的研究人员合作，在一个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，在注射的纳米粒子进入体内后进行可视化精准控制的可能性。这可以帮助医生或紧急医疗救援人员迅速确定内出血的部位，目前只能在医院用核磁共振、超声波或手术来完成。
"在确定出血源头时可能会有几个小时的延迟，而这需要在治疗出血部位之前采取很多步骤。因此，能够将这个系统与诊断工具结合起来是我们感兴趣的一个领域，"Hong说。
