麻省理工學院的工程師們設計了一種雙組分系統，可以注入人體並幫助在內傷部位形成血凝塊。這些材料模仿人體自然形成血塊的方式，可以提供一種方法，讓有嚴重內傷的人維持生命，直到他們能夠到達醫院。在一個小鼠內傷模型中，研究人員表明，一種納米粒子和一種聚合物的性能明顯優於早期開發的止血納米粒子。

麻省理工學院的工程師們設計了合成的納米顆粒，可以注射到體內，幫助在內傷部位形成血凝塊

“這些結果特別引人注目的是我們在動物研究中看到的嚴重損傷的恢復水平。”麻省理工學院教授、麻省理工學院化學工程系主任、科赫綜合癌症研究所成員、該研究論文的資深作者之一保拉-哈蒙德說：”通過依次引入兩個互補的系統，有可能獲得更強大的凝血。”

與之前開發的止血系統不同，麻省理工學院的新技術同時模擬了血小板–啟動血液凝結的細胞和纖維蛋白原–一種幫助形成血塊的蛋白質的作用。

麻省理工學院化學工程系Alexander and I. Michael Kasser教授和該研究的資深作者Bradley Olsen說：”使用兩種成分的想法允許止血系統在傷口中濃度提高時有選擇性地凝膠化，模仿自然凝血級聯的最終效果。”

麻省理工學院博士後Celestine Hong博士22歲，是該論文的主要作者，該論文於4月5日發表在《先進醫療材料》雜誌上。該論文的其他作者包括博士後何彥普，本科生波特-鮑恩，以及麻省理工學院生物工程系主任安吉拉-貝爾徹教授。

諸如車禍等創傷性事件造成的失血每年在全世界造成250多萬人死亡。這種鈍器創傷可能導致肝臟等器官的內出血，這很難發現和治療。在這種情況下，關鍵是要盡快止血，直到病人能夠被送往醫院接受進一步治療。找到預防內出血的方法可能會對武裝部隊產生特別重大的影響，因為內出血的治療不及時是可預防士兵死亡的最大原因之一。

當內傷發生時，血小板被吸引到該部位並啟動血液凝固級聯，最終形成一個由血小板和凝血蛋白（包括纖維蛋白原）組成的粘性栓。然而，如果病人失血過多，他們就沒有足夠的血小板或纖維蛋白原來形成血栓。麻省理工學院的團隊希望創建一個人工系統，通過替代這兩種凝血成分來幫助拯救人們的生命。

Hong說：”這一領域的研究人員過去一直在做的是試圖重新獲得血小板的治療效果或重新獲得纖維蛋白原的功能。我們在這個項目中試圖做的是捕捉它們相互作用的方式。”

為了實現這一目標，研究人員用兩種材料創建了一個系統：一種是招募血小板的納米粒子，一種是模仿纖維蛋白原的聚合物。

對於血小板招募顆粒，研究人員使用了與他們在2022年的一項研究中報告的顆粒類似的顆粒。這些顆粒由一種叫做PEG-PLGA的生物相容性聚合物製成，它被一種叫做GRGDS的肽功能化，使它們能夠與激活的血小板結合。由於血小板被吸引到受傷部位，這些顆粒也傾向於在受傷部位聚集。

在2022年的研究中，研究人員發現，當這些靶向顆粒處於140至220納米的最佳尺寸範圍內時，它們會在傷口部位積聚，但不會在肺部等器官中大量積聚，因為在那裡形成血栓會給病人帶來危險。

在這篇論文中，研究人員對這些顆粒進行了修改，加入了一個化學基團，該基團將與系統中第二個組件上的標籤發生反應，他們稱之為交聯劑。這些交聯劑由PEG或PEG-PLGA製成，與積聚在傷口部位的靶向顆粒結合，形成模仿血塊的團塊。

Hong說：”我們的想法是，隨著這兩種成分在血液中循環，如果有一個傷口部位，靶向成分將開始在傷口部位積累，並與交聯劑結合。當這兩種成分都處於高濃度時，會得到更多的交聯，它們開始形成膠水並幫助凝血過程。”

為了測試該系統，研究人員使用了一個內傷的小鼠模型。他們發現，在被注射到體內後，雙組分系統在止血方面非常有效，它的效果大約是靶向粒子本身的兩倍。

這种血塊的另一個重要優勢是，它們不會像自然發生的血塊那樣快速降解。當病人失去大量血液時，他們通常會被靜脈注射生理鹽水以保持血壓，但這種生理鹽水也會稀釋現有的血小板和纖維蛋白原，導致血塊變弱和更快降解。然而，研究人員發現，人工血凝塊不容易受到這種降解的影響。

研究人員還發現，與葡萄糖對照組相比，他們的納米顆粒並沒有在小鼠中誘發任何明顯的免疫反應。他們現在計劃與馬薩諸塞州綜合醫院的研究人員合作，在一個更大的動物模型中測試該系統。

從長遠來看，研究人員還希望探索使用便攜式成像設備，在註射的納米粒子進入體內後進行可視化精準控制的可能性。這可以幫助醫生或緊急醫療救援人員迅速確定內出血的部位，目前只能在醫院用核磁共振、超聲波或手術來完成。

“在確定出血源頭時可能會有幾個小時的延遲，而這需要在治療出血部位之前採取很多步驟。因此，能夠將這個系統與診斷工具結合起來是我們感興趣的一個領域，”Hong說。