В природе кровь останавливают тромбоциты — они прилипают к стенке поврежденного сосуда и образуют пробку. Большинство попыток создать искусственные кровяные сгустки шли по пути имитации тромбоцитов. Руководитель исследования Цзяньюй Ли подошел к проблеме иначе. Инженер по образованию, он увидел в природных тромбах механическую слабость: «Они очень непрочные, легко разрушаются и отрываются, вызывая повторное кровотечение», — говорит ученый. К тому же тромбы формируются медленно — за несколько минут, а это замедление может стоить человеку жизни.
Ученые разработали метод сверхбыстрой остановки крови
Исследователи Университета Макгилла в Монреале разработали метод остановки кровотечения за считанные секунды: модифицированные эритроциты мгновенно слипаются в прочный сгусток и останавливают кровь.
Тромбоциты (белые звездочки) и эритроциты. AdobeStock/Tatiana Shepeleva
Травматическое кровотечение — главная предотвратимая причина смерти в мире. Ежегодно в мире от потери крови погибает около двух миллионов человек. Кровотечение ответственно за 30–40% всей смертности при травмах, причем больше 50% этих смертей наступают еще до госпитализации. По оценкам исследователей, почти каждая четвертая смерть от неконтролируемого кровотечения могла бы быть предотвращена — сотни тысяч спасенных жизней ежегодно. Поэтому любой результат, помогающий остановить кровотечение, так важен.
Состав крови. Тромбоцитов (platelets) — в крови довольно мало.
Вместо тромбоцитов исследователи обратили внимание на эритроциты — клетки, которых в крови несравнимо больше. Эритроциты отличаются эластичностью и долговечностью: они циркулируют в организме месяцами. Чтобы заставить их слипаться, Ли и его команда воспользовались набором реакций, соединяющих молекулы наподобие замка ремня безопасности. Применительно к живым системам такие реакции называют биоортогональными: они не мешают нормальной работе клеток. Работа опубликована в журнале Nature.
Упругое желе
Естественные тромбы, состоящие из тромбоцитов (светло-голубые скопления) и эритроцитов, удерживаемых в сетке из фибрина, могут образовываться за считанные минуты.
Когда к белкам мембраны эритроцитов прикрепляли соединение транс-циклооктен, а к длинным полимерам — молекулу тетразина — образовывался «замок». При смешивании двух компонентов реакция шла мгновенно. «Немедленно образовалось красное желе — довольно упругое», — описывает результат Ли.
Искусственные сгустки оказались в 13 раз прочнее на разрыв по сравнению с природными. При нанесении на порезы печени у крыс они останавливали кровотечение быстрее и сокращали кровопотерю лучше, чем коммерческий гемостатический гель. При этом новый материал меньше воспалял ткани и лучше поддерживал заживление. Технология пока проверена только на крысах: следующий этап — опыты на более крупных животных.