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四川籍浙大教授发明止血黑科技!每年夺去190万生命的大出血,人类不再无能为力

2019-06-10 17:36:23 来源:华西都市报 作者:周炜 责任编辑: 点击图片浏览下一页

   大出血每年夺去190万人的生命,快速有效的院前急救措施一直存在空白。来自四川成都的浙江大学化学系范杰教授带领团队,于近日发明了一件“紧急止血救生衣”:用沸石棉纤维复合物做成的T恤衫,外表与普通T恤没有任何区别,但能在关键时刻能止住喷流的动脉血,为抢救生命赢得时间。

  论文A tightly-bonded and flexible mesoporous zeolite-cotton hybrid hemostat4月29日在发表在《自然通讯》杂志,论文第一作者为博士生余丽莎。

  生死攸关之际,迅速止血

  大动脉出血十分凶险。动脉内血液的流速可超过50厘米/秒。一旦发生破裂或损伤,短时间内血液大量流失。如果失血量超过1000cc,就有可能危及生命。

  出血时,人体会自动启动一套凝血机制,在血小板和凝血因子的共同参与下,血液在伤口处渐渐形成血栓,堵住伤口。但人体的生化反应缓慢而温和,如果碰到像动脉出血如此剧烈的情况,缓慢的凝血进程是微不足道的。此外,包扎、按压等传统急救手段也显单薄,许多大出血患者在等待救援的过程中离开了人世。

  现在,浙大教授让这一暗淡的局面重现希望:一件棉T恤,或能救人性命。

  在电子显微镜下,看似普通的纯棉T恤显露了它与众不同的样貌:一根根棉纤维上附着有许多小圆球,直径在5微米左右。“这些‘圆球’是沸石颗粒,它们和棉纤维共同形成的复合材料,能够快速止住血流。”范杰说,“而且沸石的成本很低,做到衣服上,也非常便宜。”

  改造沸石,“化”石成衣

  沸石用来止血早已有之,但一个比较严重的问题是,沸石吸水会产生大量的热,热量会导致伤口温度上升,造成灼伤,影响伤口愈合。

  范杰对沸石进行了全面的升级和改造,实现了两项关键突破:一是弄清沸石能迅速止血的分子,过去认为沸石的多孔结构让其吸水性能特别好,但范杰发现这不是关键因素;二是将沸石材料成功地“长”到棉纤维上,让生产紧急止血毛巾或救生衣成为可能。

  2015年,范杰课题组发表在《纳米研究》杂志发表文章,在国际上首次揭示了沸石凝血作用的的分子机制:沸石止血不是简单的物理吸附现象,而是发生了化学反应。课题组制备了一种Ca-沸石材料,“我们发现,沸石表面会被血浆蛋白包裹,钙离子能从血液中捕获并活化凝血酶,使其持续工作。”范杰说,得益于此,沸石凝血进程可以从120秒缩短至12秒,具有紧急止血的能力。

  随后的几年,科学家重点研究了怎样让这种性能优良的材料长到棉纤维上,他们成功了。沸石晶体紧紧地“抓”住棉纤维表面,不受水洗水冲的影响,即便用超声波也“振”不下来。

  军用纱布大PK

  美国作战装备和救护车急救器械中也有“作战纱布”,那是一种用粘土(高岭土)浸渍的纱布,自2007年问世以来已经应用了将近12年。在实验室的镜头下,课题组做了一组止血纱布大PK,“比武台”选择了颇具难度的猪颈动脉,急速流淌的鲜血让伤口瞬间成为一个血槽(实验用猪重40公斤)。

  实验人员将纱布一块接着一块塞入出血口,再进行按压。使用美军战斗纱布的伤口在按压10分钟后,仍然流血不止;而使用沸石-棉纤维复合纱布的伤口,按压5分钟后就已经成功止血,创面不再有鲜血流出。外科医生缝合皮肤窗口后两小时观察,劲动脉血流正常。

  “据我们所知,这是第一个原位无模板生长的方法合成的材料,将介孔沸石CHA(mCHA)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。”范杰说,棉纤维本身吸水性好,成本低,可通过编制成适用于不同伤口形状的止血织物,是一种理想的沸石载体。

  据介绍,紧急止血救生衣将于今年8月问世。也有人认为,还可以用同样的方法制造止血毛巾、止血产品等多种产品,成为户外运动、极限运动、赛车等特殊人群的装备,也可以作为汽车急救装备,在各种交通意外发生时发挥作用。文章链接:https://www.nature.com/ articles/s41467-019-09849-9范杰课题组网址:http://www. chem.zju.edu.cn/jiefan/index.htm

  范杰老师所在的浙江大学,到底有多牛?

  孕育出这项黑科技的浙江大学,坐落于历史文化名城杭州,是一所特色鲜明、在海内外有较大影响的综合型、研究型、创新型大学。

  近年来,浙江大学在学科建设、教学和科研等领域发展迅速。在国家公布的“双一流”建设名单中,学校入选一流大学建设高校(A类),18个学科入选一流建设学科,居全国高校第三。在教育部第四轮学科评估中,浙江大学A类学科数居全国高校第一。

  根据2019年3月ESI公布的数据,学校8个学科进入世界学术机构排名前1‰,居全国高校第一。其中,范杰教授所在的化学系,在最新一轮的ESI排名中,居全球第17位。(周炜)

文章来源:华西都市报
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