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浙江大学发明可以秒变止血救生衣的T恤

来源:CNBETA  责任编辑:小易  

为了解决紧急救生止血的问题,浙江大学化学系范杰教授课题组采用原位微载技术将介孔单晶菱沸石结合到棉纤维表面,制备了一种柔性沸石棉纤维复合物,该止血材料具备高效的止血性能和可靠的安全性。

近日,这项研究被国际知名期刊《自然·通讯》在线发表。论文第一作者为浙江大学化学系博士生余丽莎,通讯作者为浙江大学化学系范杰教授、浙江工业大学化工学院朱艺涵教授。

大量研究和应用表明,在重度出血情况下,沸石类的无机止血材料是最有效的,因此,美国急救医学技术委员会推荐沸石止血剂作为院前急救的必要手段。“我们长期从事沸石止血方面的研究,原有的沸石止血产品具有明显的弊端,”范杰介绍。国外使用的A型沸石止血剂在战争中拯救了上千名士兵的生命,但该产品在使用过程中遇水或血液会放出大量的热,伤口局部温度高达90℃以上,导致皮肤灼伤和影响伤口愈合,这是困扰该国多年的难题。

范杰教授对沸石的组成和表面结构进行改造与升级,得到了止血效果优良且放热温和(伤口温度小于45℃)的沸石止血剂,该止血剂在今年年初获得了II类医疗器械注册证和生产许可证,即将面市。

但是,由于现有的沸石止血剂是坚硬的无机粉体材料,容易黏附在伤口,不利于伤口清创,因此,如何将坚硬的无机粉体止血剂变成柔性、安全、便捷止血材料,成为了新的挑战。棉纤维吸水性好,成本低,可通过编制成适用于不同伤口形状的止血织物,因此棉纤维是沸石生长理想的载体。此外,课题组发现,在微孔沸石中引入介孔,增加了沸石的孔径,中断沸石的微孔骨架并减少的扩散长度,有利于促进血液中水分子的更快吸收和扩散。

沿着这样的设计思路,经过两年的探索,范杰团队由此开发了一种原位微载技术,将介孔菱沸石生长到棉纤维表面,并使得棉纤维与沸石通过化学键紧密结合。该材料完美地保留了沸石的物理化学性质和稳定性,同时通过中断骨架来产生介孔,从而大大增强物质的吸附,更有利于止血。该止血材料的外观与手感与普通的纤维几乎没有区别,具有良好的柔软性,并且沸石与棉纤维结合非常牢固。

有着救命神器之称的作战纱布,是一种浸渍高岭土的无机止血材料,但这种纱布遇水或血液后,活性成分高岭土很容易脱落,存在较大的安全隐患。范教授团队研发的“紧密结合的”沸石纤维复合物不怕水洗,也不怕水冲,甚至超声波震荡半小时也震不下来。

沸石棉纤维复合物及沸石的宏观-微观-原子结构

不仅如此,在非常挑战性的猪颈动脉致死模型试验中,作战纱布在伤口按压10分钟仍然血流不止,而沸石纤维复合物纱布在伤口按压5分钟就已经成功止血,使用过程中没有放热效应。在造成人员受伤大出血的突发事故现场往往缺乏现成的有效止血材料。范杰认为“把沸石纤维做成止血衣‘穿’在身上是最保险的救援方式,实现了随时随地的紧急止血救援。

据范杰介绍,紧急止血救生衣有望于今年8月份问世。此外,还可以制造止血毛巾、止血纱布等多种产品,成为户外运动、极限运动、赛车等特殊人群的保护装备,也可以作为急救装备,在战争、交通、地震等意外事故中发挥作用。

文章链接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-09849-9


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