Liquide

Sep 26, 2023

Nature Communications volume 13, Numéro d'article : 5035 (2022) Citer cet article

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L'hémorragie non compressible est un défi clinique non résolu qui explique une mortalité élevée par traumatisme. Des flux sanguins sous pression rapides en cas d'hémorragie altèrent la fonction et l'intégrité des agents hémostatiques et l'adhérence des produits d'étanchéité bioadhésifs. Nous rapportons ici la conception et les performances de bioadhésifs microstructurés bioinspirés, formés d’un xérogel résistant macroporeux infusé de liquides fonctionnels. Le xérogel peut rapidement absorber les fluides interfaciaux tels que le sang total et favoriser la coagulation sanguine, tandis que les liquides infusés facilitent la liaison interfaciale, l'étanchéité et la fonction antibactérienne. Leur synergie permet aux bioadhésifs de former une adhérence solide sur des tissus humains et porcins ex vivo et sur diverses surfaces techniques sans avoir besoin de compression, ainsi qu'un retrait instantané et une stabilité de stockage à la demande. Nous démontrons une efficacité hémostatique et une biocompatibilité significativement améliorées chez les rats et les porcs par rapport aux homologues non structurés et aux produits commerciaux. Ces travaux ouvrent de nouvelles voies pour le développement de bioadhésifs et de scellants hémostatiques.

Les hémorragies incontrôlées représentent plus de 30 % des décès par traumatisme1,2. Malgré d'énormes efforts de recherche, des défis critiques demeurent pour le traitement des hémorragies non compressibles et profondes, qui présentent des flux sanguins sous pression rapides depuis les sites de plaies3,4. Les stratégies courantes reposant uniquement sur des agents hémostatiques, tels que la thrombine et le kaolin, pour favoriser la coagulation sanguine sont limitées par la lenteur du taux de coagulation et les coagulopathies5. Les stratégies alternatives sont les mastics bioadhésifs qui bloquent physiquement le site de saignement6,7,8,9,10. L’élimination des fluides interfaciaux est essentielle à la formation d’adhésion et aux performances d’étanchéité des bioadhésifs11. Cependant, les bioadhésifs existants sont lents et inefficaces pour éliminer le sang sous pression rapide à l’interface en raison de leurs structures non et nanoporeuses12,13. Les situations dans les lieux de soins et les salles d'urgence imposent d'autres exigences, telles que la facilité d'utilisation et la stabilité du stockage, qui sont souvent négligées1. Relever ces défis nécessite de nouvelles conceptions et de nouveaux matériaux pour les hémorragies non compressibles.

Dans la nature, certains organismes marins adhèrent aux surfaces bio-salissures avec des adhésifs présentant une architecture microstructurelle et un liquide infusé. Les exemples incluent les plaques de moules à structure microporeuse14 et les vers plats dotés de canaux glandulaires pour le stockage et la distribution de liquides adhésifs (Fig. 1a)15. Ces bioadhésifs microstructurés contrastent avec les bioadhésifs utilisés en clinique tels que le cyanoacrylate, les colles de fibrine et les bioadhésifs à base d'hydrogel, qui manquent de structures poreuses et de liquide infiltré12,16. Les adhésifs à base de catéchol, inspirés des moules, forment une modeste adhérence humide mais n'imitent pas non plus les structures poreuses14. Ces conceptions non structurées/homogènes pourraient éviter les fuites et améliorer l’étanchéité, mais limiteraient à leur tour la capacité à absorber et à manipuler le fluide interfacial. Une telle limitation est préjudiciable en cas d’hémorragie, car une pression sanguine rapide peut éliminer les agents hémostatiques et perturber les caillots sanguins mal formés qui sont intrinsèquement fragiles17,18,19. Bien que les fluides interfaciaux inhibent l’adhésion des matériaux, les bioadhésifs non structurés ne peuvent pas éliminer rapidement ces fluides en raison du processus de diffusion lent et des gros composants sanguins, même si une matrice sèche et/ou un liquide répulsif hydrophobe est utilisé8,20. L'absorption et la résistance aux flux sanguins sous pression sont donc essentielles aux technologies hémostatiques dans le traitement des hémorragies non compressibles.

une Illustration schématique d'organismes marins qui contiennent des micropores interconnectés pour l'adhésivité et le transport des réactifs liquides. b Schéma des membres adhérant aux substrats exposés au sang. c Schémas montrant que le membre peut absorber le liquide interfacial, sécréter des liquides fonctionnels et coaguler le sang, assurant ainsi une fonction d'adhésion, hémostatique et d'étanchéité. d Image confocale d'un membre marqué à la rhodamine (rouge) contenant des micropores, partiellement remplis d'un liquide fonctionnel chitosane marqué au FITC (vert). e Tailles de la surface et des pores internes du LIMB contenant 2 M ou 5 M de PAAm. f – h Courbes contrainte-étirement (f), énergie de fracture (g) et longueurs fractocohésives (h) des membres avec une teneur variable en PAAm. Les valeurs en e, g, h représentent la moyenne ± sd (n = 40 pour 2M-LIMB Surface ; 20 pour 2M-LIMB Internal ; et 30 pour 5M-LIMB Surface et Internal en e ; n = 4 en g, h ; Le l'expérience a été répétée trois fois indépendamment avec des résultats similaires pour d).