Nhóm nghiên cứu của Đại học Tây Nam trong các tạp chí nổi tiếng quốc tế“Nghiên cứu”Trên đó công bố một thành quả nghiên cứu quan trọng. Nghiên cứu, lấy cảm hứng từ cơ chế phun xung bọ cánh cứng bombardier, đã thiết kế một aerogel ghi nhớ hình dạng với các kênh nhỏ định hướng, nghiên cứu tính chất cầm máu và cơ chế hoạt động của nó thông qua hệ thống hình ảnh CT microfocus và các thí nghiệm đa quy mô.Tác giả đầu tiên của nghiên cứu này là thầy Lư Tất Đào.

Tóm tắt nghiên cứu

Để đối phó với các vấn đề khó khăn về cầm máu vết thương chảy máu nghiêm trọng, lấy cảm hứng từ cơ chế phòng thủ phun của bọ cánh cứng bombardier, một loại gel giả aerogel phun xung đã được thiết kế. Cấu trúc được xây dựng bằng cách đúc đông lạnh định hướng để xây dựng một sợi nano filament/aerogel Shell với các vi kênh song song, tải CaCO₃ với axit ammoniac (TXA-NH ₃) như một "động cơ tích hợp", sử dụng máu kích hoạt CO₃ Micro Bubble Pulse để tăng cường sự xâm nhập của thuốc. Kết hợp các đặc tính bộ nhớ hình dạng với hành động rào cản vật lý, aerogel mở rộng nhanh chóng niêm phong vết thương sau khi tiếp xúc với máu, đồng thời tăng tốc độ khuếch tán thuốc cầm máu bằng khí động học. Trợ giúpMicro-Focus CT (AX-2000CT)Chụp cắt lớp ba chiều không phá hủy của aerogel cho thấy rõ cấu trúc mảng song song của microchannel bionic (chiều rộng 15-35 μm) và hình thái xốp tổ ong tổng thể (độ xốp 52%), cung cấp hỗ trợ dữ liệu cấu trúc quan trọng cho hiệu quả của thiết kế cấu trúc microchannel và phân tích hiệu suất tiếp theo. Thông qua các mô hình lý thuyết, camera tốc độ cao và thử nghiệm trên động vật, tỷ lệ giải phóng thuốc vượt quá 50% trong vòng 60 giây theo các thông số tối ưu và thời gian cầm máu trong mô hình xuất huyết đùi lợn chỉ 3,5 phút. Nghiên cứu đã đưa ra những ý tưởng mới để cầm máu vết thương sâu và phức tạp, cho thấy tiềm năng ứng dụng của các cấu trúc bionic trong lĩnh vực y học khẩn cấp.

　 Phương pháp kiểm tra hiệu suất

　　Đặc tính in vitroKính quét (SEM) quan sát cấu trúc microchannel,Micro-Focus CT (AX-2000CT)Phân tích độ xốp và cấu trúc 3D, máy đo góc tiếp xúc đánh giá tính thân nước.

　 Phương pháp lấy và nghiên cứu

　　Phân tích cấu trúc microchannel

Hình ảnh CT cho thấy aerogel có cấu trúc xốp giống như tổ ong (độ xốp 52%), chiều rộng kênh siêu nhỏ song song 15-35 μm, sợi nano filament bên trong tạo thành một mạng lưới đan xen giúp tăng đáng kể tốc độ hấp thụ chất lỏng (1,5 × 10⁻³m/s). CaCO₃/TXA-NH ₃ của tải được phân phối đều trong các kênh vi mô, nắp gelatin bao phủ>80%, đảm bảo tích tụ khí hiệu quả.

　　(C) Phần dọc của GCSF-3/CT (màu hồng giả đại diện cho canxi cacbonat (CaCO)₃), màu xanh giả màu đại diện cho ammonium methylcycloate (TXA-NH)₃⁺) Và hình ảnh phân phối các yếu tố tương ứng. (D) Hình ảnh trên cao và hình ảnh trên cao cho GCSF-3/CT. (E) Hình ảnh chụp cắt lớp vi máy tính (Micro-CT) của GCSF-3/CT.

(B) Hình ảnh cho thấy hiện tượng phun nhanh do GCSF-3/CT kích hoạt ở nước có tốc độ khung hình cao.

　　Kết luận nghiên cứu

Việc cầm máu đầy đủ các vết thương chảy máu nặng là rất khó khăn, gel giả khí được chuẩn bị trong nghiên cứu này sau khi tiếp xúc với nước/máu có thể mở rộng nhanh chóng để nén vết thương và tăng tốc độ khuếch tán tải trọng thông qua năng lượng vi bong bóng, với tỷ lệ giải phóng thuốc vượt quá 50% trong 60 giây, cho thấy hiệu quả cầm máu tốt hơn so với các vật liệu hiện có trong 4 mô hình chảy máu (chảy máu nhiều động mạch đùi lợn) và khả năng tương thích sinh học tốt.Micro-Focus CT (AX-2000CT)Nó đóng một vai trò quan trọng trong nghiên cứu: thông qua chụp cắt lớp ba chiều không phá hủy, mô tả chính xác cấu trúc kênh vi mô, độ xốp và hình dạng 3D của aerogel, cung cấp bằng chứng trực tiếp về hiệu quả của thiết kế bionic, mối liên hệ giữa cấu trúc phân tích và cầm máu, và cũng cung cấp cơ sở định lượng để tối ưu hóa vật liệu.

　 Tài liệu gốc

[1] LuB, HuE, DingW, v.v. BioinspiredHemostaticStrategyviaPulseEjectionsforSevereBleedingWounds [J]. Nghiên cứu,2023,6:Article0150.DOI:10.34133/research.0150

　　Thiết bị ứng dụng luận án

Thiết bị MicroCT được sử dụng trong nghiên cứu này là một hệ thống hình ảnh micro-nanomet CT có độ chính xác cao được sản xuất bởi AOMA.Sản phẩm AX-2000CT. Hệ thống này được thiết kế đặc biệt cho nghiên cứu y sinh và khoa học vật liệu, kết hợp hình ảnh chính xác cao, hiệu quả quét nhanh, chi phí kinh tế và các kịch bản ứng dụng đa dạng, có thể quét đứt lớp 3D không phá hủy nhiều loại mẫu như gel giả, khung sợi nano, vật liệu composite sinh học, thành phần kim loại nhỏ, lõi địa chất, v.v., cung cấp hỗ trợ kỹ thuật hình ảnh kỹ thuật số không phá hủy quan trọng cho phân tích cấu trúc sinh học và tối ưu hóa hiệu suất.