Equipe de pesquisa da Universidade do Sudoeste em uma revista de renome internacional"Pesquisa"Um importante estudo foi publicado. Inspirado pelo mecanismo de injeção de pulso do Bombardier Beetle, o estudo projetou um aerogel de memória de forma com microcanais direcionais, que estudou suas propriedades antihemorrágicas e mecanismos de ação através de um sistema de imagem CT de microfoco e experimentos em múltiplas escalas.O primeiro autor deste estudo é o professor Lu Bitao.

Resumo da pesquisa

Inspirado no mecanismo de defesa de injecção de escaravelos bombardier, um aerogel biônico de injecção de pulso foi projetado para o problema da paralisação de feridas hemorrágicas graves. A estrutura constrói um aerogel de nanofibra de silo / shell poliglicêlico com microcanais paralelos através de fundição gelada direcionada, carregando CaCO3 com ácido amônico-cíclico (TXA-NH3+) como um "motor embutido" para aumentar a penetração da droga usando a injeção de pulso de microbolhas de CO2 desencadeadas pelo sangue. Combinado com as propriedades de memória de forma e a barreira física, o aerogel expande rapidamente após entrar em contato com o sangue e sela a ferida, ao mesmo tempo que acelera a disseminação dos antihemorrágicos através da dinâmica do gás. com ajudaMicrofoco CT (AX-2000CT)A tomografia tridimensional sem danos do aerogel apresenta claramente a estrutura da matriz paralela do microcanal biônico (largura 15-35 μm) e a forma porosa celular geral (porosidade 52%), fornecendo apoio de dados estruturais críticos para a eficácia do projeto da estrutura do microcanal e a análise do desempenho subsequente. Por meio de modelos teóricos, câmeras de alta velocidade e testes em animais, a taxa de liberação do medicamento é superior a 50% em 60 segundos nos parâmetros óptimos, e o tempo de suspensão de sangramento é de apenas 3,5 minutos no modelo de hemorragia arterial grande do animal. O estudo oferece novas ideias para a hemostasia de feridas profundas e complexas, mostrando o potencial de aplicações de estruturas biônicas no campo da medicina de emergência.

　 Métodos de teste de desempenho

　　Caracterização in vitroO eletroscópio de varredura (SEM) observa a estrutura de microcanais.Microfoco CT (AX-2000CT)Análise da porosidade e estrutura 3D, medidor de ângulo de contato para avaliar a hidrofilidade.

　 Metodologia de pesquisa

　　Análise de estrutura de microcanais

A imagem CT mostra que o aerogel tem uma estrutura porosa celular (porosidade de 52%), largura de microcanal paralelo de 15-35 μm, nanofibras de silo de parede interna formando uma rede entrelaçada, melhorando significativamente a velocidade de absorção de líquidos (1,5 x 10-3 m / s). A carga de CaCO3 / TXA-NH3 + é uniformemente distribuída nos microcanais, com cobertura de tampa de gelatina > 80%, garantindo a acumulação eficiente do gás.

　　(C) Secção longitudinal do GCSF-3/CT (cor rosa pseudo representa carbonato de cálcio (CaCO)₃A cor azul representa o ciclato de amônio (TXA-NH).₃⁺), bem como as imagens de distribuição de elementos correspondentes. (D) Visão superior e superior do GCSF-3/CT. (E) Imagem de tomografia por microcomputador (Micro-CT) do GCSF-3/CT.

(B) Imagem que mostra o fenômeno de jato rápido desencadeado pela água em alta taxa de quadros pelo GCSF-3/CT.

　　Conclusões do estudo

A paralisação adequada de feridas hemorrágicas graves é extremamente desafiadora, o aerogel biônico preparado neste estudo expande rapidamente a ferida após o contacto com água / sangue e pressiona e acelera a propagação da carga útil por meio da dinâmica de microbolhas, libera drogas em mais de 50% em 60 segundos, apresenta efeitos de paralisação superiores aos materiais existentes em quatro modelos de hemorragia (incluindo hemorragia de artéria porcina) e boa biocompatibilidade.Microfoco CT (AX-2000CT)Ele desempenhou um papel fundamental na pesquisa: através da tomografia 3D ilegítima, a estrutura microcanal, a porosidade e a morfologia 3D do aerogel foram caracterizadas com precisão, fornecendo evidências diretas para validar a eficácia do projeto biônico, a associação da estrutura analítica com o desempenho hemostático e fornecendo uma base quantitativa para a otimização do material.

　 Documentação original

[1] LuB, HuE, DingW, etc. BioinspiredHemostaticStrategyviaPulseEjectionsforSevereBangingWounds[J]. Pesquisa,2023,6:Artigo0150.DOI:10.34133/research.0150

　　Equipamento de aplicação de tese

O dispositivo MicroCT utilizado neste estudo é um sistema de imagem de micronano-CT de alta precisão desenvolvido pela Oscars.AX-2000CTProjetado para pesquisa biomédica e científica de materiais, o sistema combina imagem de alta precisão, eficiência de varredura rápida, custo econômico e cenários de aplicação variados para tomografia 3D sem danos de aerogéis biônicos, suportes de nanofibras, biocompósitos, pequenos componentes metálicos e núcleos geológicos, fornecendo suporte à tecnologia de imagem digital sem danos crítica para análise estrutural biônica e otimização de desempenho.