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Apr 28, 2023

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Nature Communications 13권, 기사 번호: 5035(2022) 이 기사 인용

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비압축성 출혈은 외상으로 인한 높은 사망률을 설명하는 충족되지 않은 임상적 과제입니다. 출혈 시 급속한 가압된 혈액 흐름은 지혈제의 기능과 완전성 및 생체접착제 밀봉재의 접착력을 손상시킵니다. 여기서 우리는 기능성 액체가 주입된 거대다공성 견고한 크세로겔로 형성된 생체모방 미세구조 생체접착제의 설계와 성능을 보고합니다. 크세로겔은 전혈과 같은 계면액을 빠르게 흡수하고 혈액 응고를 촉진할 수 있으며, 주입된 액체는 계면 결합, 밀봉 및 항균 기능을 촉진합니다. 이들의 시너지 효과로 인해 바이오접착제는 압축 없이 생체 외 인간 및 돼지 조직과 다양한 공학적 표면에 강력한 접착력을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 주문형 즉각적인 제거 및 보관 안정성을 제공할 수 있습니다. 우리는 구조화되지 않은 제품과 상용 제품에 비해 쥐와 돼지에서 상당히 향상된 지혈 효능과 생체 적합성을 보여줍니다. 이 연구는 생체접착제 및 지혈 밀봉제 개발을 위한 새로운 길을 열었습니다.

조절되지 않는 출혈은 외상 사망의 30% 이상을 차지합니다1,2. 엄청난 연구 노력에도 불구하고, 상처 부위에서 급속한 가압된 혈액 흐름을 나타내는 비압축성 출혈과 깊이 좁은 출혈을 치료하는 데는 중요한 과제가 남아 있습니다3,4. 혈액 응고를 촉진하기 위해 트롬빈 및 카올린과 같은 지혈제에만 의존하는 일반적인 전략은 느린 응고 속도와 응고 장애5로 인해 제한됩니다. 대체 전략은 출혈 부위를 물리적으로 차단하는 생체접착성 밀봉재입니다6,7,8,9,10. 계면 유체의 제거는 생체 접착제11의 접착 형성 및 밀봉 성능에 중요합니다. 그러나 기존 생체접착제는 비다공성 및 나노다공성 구조로 인해 경계면에서 빠르게 가압된 혈액을 제거하는 속도가 느리고 비효율적입니다12,13. 현장 진료 및 응급실 상황에서는 종종 간과되는 사용 편의성 및 보관 안정성과 같은 기타 요구 사항이 부과됩니다1. 이러한 문제를 해결하려면 비압축성 출혈을 위한 새로운 디자인과 재료가 필요합니다.

자연에서 일부 해양 유기체는 미세 구조 구조와 주입된 액체를 특징으로 하는 접착제를 사용하여 생물학적으로 오염된 표면에 부착됩니다. 그 예로는 미세 다공성 구조14를 가진 홍합 플라크와 접착제 액체의 저장 및 전달을 위한 선 채널이 있는 편형동물이 있습니다(그림 1a)15. 이러한 미세 구조의 생체 접착제는 다공성 구조가 부족하고 액체가 침투하는 시아노아크릴레이트, 피브린 접착제 및 하이드로겔 기반 생체 접착제와 같이 임상적으로 사용되는 생체 접착제와 대조됩니다12,16. 홍합에서 영감을 얻은 카테콜 기반 접착제는 적당한 습식 접착력을 형성하지만 다공성 구조를 모방하지는 않습니다14. 이러한 비구조적/균질 설계는 누출을 방지하고 밀봉에 도움이 되지만 결과적으로 계면 유체를 흡수하고 조작하는 능력을 제한합니다. 이러한 제한은 급속하게 가압된 혈액이 지혈제를 씻어내고 본질적으로 부서지기 쉬운 제대로 형성되지 않은 혈전을 파괴할 수 있기 때문에 출혈 상태에서는 해롭습니다17,18,19. 계면 유체는 재료의 접착을 억제하지만, 건조 매트릭스 및/또는 소수성 반발 액체를 사용하더라도 느린 확산 과정과 큰 혈액 성분으로 인해 비구조적 생체 접착제는 해당 유체를 신속하게 제거할 수 없습니다8,20. 따라서 가압된 혈류를 흡수하고 저항하는 것은 비압축성 출혈을 치료하는 지혈 기술에 매우 중요합니다.

액체 시약의 접착성과 운반을 위해 상호 연결된 미세 기공을 포함하는 해양 유기체의 개략도. b 혈액에 노출된 기질에 부착된 LIMB의 도식. c LIMB가 계면액을 흡수하고, 기능성 액체를 분비하고, 혈액을 응고시켜 접착, 지혈 및 밀봉 기능을 제공할 수 있음을 보여주는 도식입니다. d FITC 표시 키토산 기능성 액체(녹색)로 부분적으로 채워진 미세 기공을 포함하는 로다민 표시 LIMB(빨간색)의 공초점 이미지. e 2M 또는 5M PAAm을 포함하는 LIMB의 표면 및 내부 기공 크기. f – h 다양한 PAAm 함량을 갖는 LIMB의 응력-신장 곡선(f), 파괴 에너지(g) 및 파괴 응집 길이(h). e, g, h의 값은 평균 ± sd를 나타냅니다(2M-LIMB 표면의 경우 n = 40, 2M-LIMB 내부의 경우 20, e의 5M-LIMB 표면 및 내부의 경우 30, g, h의 n = 4, 실험은 d)에 대해 유사한 결과를 나타내면서 독립적으로 3회 반복되었습니다.