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但沸石止血产品在使用时会产生高温,沸石类的

2019-09-12 20:24
我国学者制备出沸石棉纤维紧急止血救生衣

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血液是生命之源,失血过多是意外创伤致死的首要原因。据统计,全球每年有190万人死于失血过多。因此,在事发第一时间对患者的出血进行有效控制,是争取治疗时间、挽救生命的关键。当医疗救援到来前,常见的急救方式就是用毛巾、衣服等捂住伤口,但这样的止血效果往往是“螳臂当车”。

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

为了解决紧急救生止血的问题,浙江大学化学系范杰教授课题组采用原位微载技术将介孔单晶菱沸石结合到棉纤维表面,制备了一种柔性沸石棉纤维复合物,该止血材料具备高效的止血性能和可靠的安全性。近日,这项研究被国际知名期刊《自然·通讯》在线发表。

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?”

大量研究和应用表明,在重度出血情况下,沸石类的无机止血材料是最有效的,因此,美国急救医学技术委员会推荐沸石止血剂作为院前急救的必要手段。“我们长期从事沸石止血方面的研究,原有的沸石止血产品具有明显的弊端,”范杰介绍。国外使用的A型沸石止血剂在战争中拯救了上千名士兵的生命,但该产品在使用过程中遇水或血液会放出大量的热,伤口局部温度高达90℃以上,导致皮肤灼伤和影响伤口愈合,这是困扰该国多年的难题。

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。

范杰教授对沸石的组成和表面结构进行改造与升级,得到了止血效果优良且放热温和(伤口温度小于45℃)的沸石止血剂,该止血剂在今年年初获得了II类医疗器械注册证和生产许可证,即将面市。

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。

但是,由于现有的沸石止血剂是坚硬的无机粉体材料,容易黏附在伤口,不利于伤口清创,因此,如何将坚硬的无机粉体止血剂变成柔性、安全、便捷止血材料,成为了新的挑战。棉纤维吸水性好,成本低,可通过编制成适用于不同伤口形状的止血织物,因此棉纤维是沸石生长理想的载体。此外,课题组发现,在微孔沸石中引入介孔,增加了沸石的孔径,中断沸石的微孔骨架并减少的扩散长度,有利于促进血液中水分子的更快吸收和扩散。

“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。

沿着这样的设计思路,经过两年的探索,范杰团队由此开发了一种原位微载技术,将介孔菱沸石生长到棉纤维表面,并使得棉纤维与沸石通过化学键紧密结合。该材料完美地保留了沸石的物理化学性质和稳定性,同时通过中断骨架来产生介孔,从而大大增强物质的吸附,更有利于止血。该止血材料的外观与手感与普通的纤维几乎没有区别,具有良好的柔软性,并且沸石与棉纤维结合非常牢固。

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。

沸石棉纤维复合物及沸石的宏观-微观-原子结构

无比凶险的大动脉出血

介孔单晶菱沸石在棉纤维上的形成机制

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。

有着救命神器之称的作战纱布,是一种浸渍高岭土的无机止血材料,但这种纱布遇水或血液后,活性成分高岭土很容易脱落,存在较大的安全隐患。范教授团队研发的“紧密结合的”沸石纤维复合物不怕水洗,也不怕水冲,甚至超声波震荡半小时也震不下来。

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。

不仅如此,在非常挑战性的猪颈动脉致死模型试验中,作战纱布在伤口按压10分钟仍然血流不止,而沸石纤维复合物纱布在伤口按压5分钟就已经成功止血,使用过程中没有放热效应。在造成人员受伤大出血的突发事故现场往往缺乏现成的有效止血材料。范杰认为“把沸石纤维做成止血衣‘穿’在身上是最保险的救援方式,实现了随时随地的紧急止血救援。

我们不妨换个视角,进入血管内部来观察一下:

据范杰介绍,紧急止血救生衣有望于今年8月份问世。此外,还可以制造止血毛巾、止血纱布等多种产品,成为户外运动、极限运动、赛车等特殊人群的保护装备,也可以作为急救装备,在战争、交通、地震等意外事故中发挥作用。

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