我国学者制备出沸石棉纤维紧急止血救生衣,浙大科学家最近发表了新研究

我国学者制备出沸石棉纤维紧急止血救生衣

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新华社杭州5月17日电浙江大学化学系范杰教授团队用沸石棉纤维复合材料,制备出一件“紧急止血救生衣”。该救生衣外表与普通T恤没有区别,但能在关键时刻止住喷流的动脉血,为抢救生命赢得时间。该项成果日前发表于《自然·通讯》杂志。

沸石的结构形貌

范杰介绍,失血过多是意外创伤致死的首要原因,大动脉出血则十分凶险。作为血液从心脏通往各个组织的交通要道,动脉内血液的流速可超过50厘米/秒。一旦发生破裂或损伤,在短时间内血液就会大量流失。

一年前,在中国化学会第31届学术年会上,浙江大学化学系范杰教授问过记者一个问题:“如果我现在发生颈动脉出血,你怎么救我?”

常见的沸石止血产品是一种粉状物,此前已被广泛用于重度出血时的院前急救。但沸石止血产品在使用时会产生高温,导致伤口灼烧,影响愈合。

2015年,我就认识范杰了。那年他的课题组在《纳米研究》杂志上发表了一篇论文,他们发明了一种生物无机沸石材料,成功解决了大动脉快速止血难题。制作成沙包的沸石产品,只需要按压在出血位置12秒钟就能止血,这为突发大出血治疗赢得最宝贵的救命时间。

范杰对沸石止血产品进行了改造,将沸石材料植入棉纤维上,制备出柔性、安全、便捷的新型止血复合材料,并制作成衣物。在电子显微镜下可以看到,止血衣的一根根棉纤维上附着有许多小圆球,直径在5微米左右。

这些年,范杰一直在继续寻求更加安全方便的止血方法。

“沸石止血不是简单的物理吸附现象。我们发现,沸石能从血液中捕获并活化凝血酶,使其持续高效工作,从而大大增强人体本身的凝血机制。沸石棉纤维复合材料只需植入很少的沸石,就能够达到催化凝血的效果,避免使用时的高温灼伤和凝血酶失活问题。”范杰说。

“喷雾?点穴?……”我的脑洞仍然不够大。悬念也一直留着。

范杰表示,沸石棉纤维复合材料可制成用于不同伤口的止血产品,可成为户外运动、极限运动的保护装备,也可作为急救装备,在交通、地震等意外事故中发挥作用。

最近,范杰的研究发表在最新一期《自然》子刊《自然通讯》(《NatureCommunication》)上,答案揭晓了:是一件紧急止血救生衣。

无比凶险的大动脉出血

很多人都知道,当外伤发生时,大动脉出血的伤者必须在5分钟内止血成功,生命才有希望延续。但是普通的止血方法,都不能在短时间内有效地止住动脉出血,大部分创伤者,等不到救助就已经离世。

mgm5808美高梅,大动脉止血,能不能在院前救治中立竿见影?这是近十几年来,科学界的新兴研究领域。

我们不妨换个视角,进入血管内部来观察一下:

人体自身就具备一套凝血机制。比如,当皮肤被擦伤,毛细血管破损时,血管内的血小板们就会开始集合工作,迅速用凝血因子将纤维蛋白原活化成纤维蛋白,再把血纤蛋白连接在一起,制作成血栓。血栓是一种拥有粘合功效的蛋白质,能够迅速补好伤口。

但是当人的动脉破裂出血,这套机制会跟不上自救:比如人的腹主动脉,血管直径大约5厘米,靠2微米的血小板聚集来填补,完全堵不住。而且,单个血小板上产生的凝血酶的活力也不够应付动脉大出血的情况。

所以当动脉破裂出血时,靠人体自身的血小板应激机制,力有不逮。

沸石为什么能止血

2018年6月28日,上海市世界外国语小学门外,2名男童被砍伤,后因失血过多经抢救无效死亡。

事后,浙大化工系的谢涛教授问过范杰一个问题,“当时孩子的脖子不停地流血,有市民蹲着用毛巾给孩子按压颈动脉。”谢涛想知道,范杰能不能研发出一条救人的“超级毛巾”。

“这件事情对我们的触动很大。当时我们的止血产品材料已经做出来了,而且确认可以实现对颈动脉大出血的止血。”

范杰研究的材料是一种叫做沸石的矿石,因灼烧时会产生沸腾现象,得名“沸石”。

上世纪80年代,美国科学家FrancisX.Hursey博士正在刮胡子,一不小心在自己脸上拉出一道口子。他顺手拿起做实验用的沸石分子筛捂住伤口。没想到,很快创口就止住血了。

Hursey博士因此发现了沸石止血材料,它就像一块超级海绵,能在2~3分钟里,控制住主动脉流血。

2003年海湾战争中,这种止血产品拯救了众多大兵的性命。但人们同时也发现,这种产品在止血过程中也会大量散发热量,热度高到灼伤伤口,严重影响愈合。

而这也激起全世界科学家的好奇心:沸石为什么能够止血?如何从根本上解决它的缺陷?

它比美国军方作战纱布更有效

范杰从美国回国后,带领团队深入研究沸石材料止血的机理。在2015年发表的论文中,他们搞清楚了止血的机理,“关键是它的表面结构和骨架含有钙离子,能够激活血液中的凝血因子,加速整个凝血过程。”

课题组改变了沸石材料原本的纳米结构以及它的组成成分比例,发明了一种叫做“钙离子沸石止血材料”,民间叫法:沸创。

“沸创”最快的凝血时间记录是12秒,只有美国通用的沸石紧急止血剂凝血时间的十分之一。

“沸创”长得像炭包,手掌大小,由纱布包裹着沸石。“颗粒状的产品虽然止血效果好,但颗粒会黏附在伤口表面,在伤口缝合前就需要花大量时间清创,还存在沸石颗粒进入血管的风险,引起血管末端血栓。”范杰希望开发一种更加高效、安全、方便的止血产品。

几天前,我在范杰的实验室看到一团棉花和一件印着化学系纪念图案的白色T恤。肉眼看不出玄机。

“这是新疆的长绒棉,这团棉花里有沸石颗粒。”课题组让沸石“长”到了棉纤维上,那件用特种棉纤维制成的白T恤,就是一件紧急止血救生衣。

通过实验,范杰课题组将美国军方止血装备作战纱布(CombatGauze,Z-Medica)与紧急止血救生衣的特殊棉纤维,进行了凝血效果比对。棉纤维的凝血时间明显优于作战纱布,失血量又比沸石减少约40%。同时,经过这种止血产品处理后,伤口表面干净,有利于伤口后期的缝合等处理。

安全又有效的止血,这件T恤终于做到了。

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