Forschungsteam der Southwestern University in internationalen renommierten Zeitschriften„Forschung“Ein wichtiges Forschungsergebnis wurde veröffentlicht. Die Studie wurde von dem Bombardier Beetle Impuls Injection Mechanism inspiriert und entwickelte ein Form-Memory-Aerogel mit gerichteten Mikrokanälen, das durch ein Mikrofokuss-CT-Bildgebungssystem und ein Multiscale-Experiment seine blutentretenden Eigenschaften und Wirkungsmechanismen untersuchte.Der erste Autor dieser Studie war Lehrer Lu Bitao.

Zusammenfassung der Forschung

Angesichts des Blutstopfungspuzzles schwerer blutender Wunden wurde ein Impuls-Injection-Bionic-Aerogel, inspiriert vom Bombardier-Käfer-Spritzverteidigungsmechanismus, entwickelt. Die Struktur baut ein Silk-Nanofaser-/Shell-Polyglycerogel mit parallelen Mikrokanälen durch gerichtetes Gefriergießen, das CaCO3 und Ammoniakringsäure (TXA-NH3+) als "eingebauten Motor" belastet und die Medikamentenpenetration mit einer durch Blut ausgelösten CO2-Mikroblasenpulsinjection verstärkt. In Kombination mit den Eigenschaften des Formgedächtnisses und der physikalischen Barrierewirkung wächst das Aerogel nach Kontakt mit Blut schnell, um die Wunde zu dichten und beschleunigt gleichzeitig die Diffusion von Antibiotika durch Gasdynamik. Mit HilfeMikrofokus CT (AX-2000CT)Eine verlustfreie 3D-Tomografie des Aerogels zeigt die parallele Array-Struktur (Breite 15-35 μm) und die gesamte zelluläre poröse Form (Porosität 52%) des bionischen Mikrokanals eindeutig und bietet eine wichtige Strukturdatenunterstützung für die Effektivität des Mikrokanalstrukturentwurfs und die nachfolgende Leistungsanalyse. Durch theoretische Modelle, Hochgeschwindigkeits-Kameras und Tierversuche wurde die Medikamentafsetzung bei optimalen Parametern innerhalb von 60 Sekunden von über 50% bestätigt und die Blutungszeit in einem Schweinemodell mit einer großen Blutungsarterie war nur 3,5 Minuten. Die Forschung bietet neue Ideen für die Blutstopfung in tiefen komplexen Wunden und zeigt das Anwendungspotenzial von bionischen Strukturen in der Notfallmedizin.

　 Leistungstestmethoden

　　In vitro CharakterisierungScannelektroskop (SEM) zur Beobachtung der Mikrokanalstruktur,Mikrofokus CT (AX-2000CT)Analyse der Porosität und der 3D-Struktur, Berührungswinkelmesser zur Beurteilung der Hydrophilität.

　 Interview und Forschungsmethoden

　　Mikrokanalstrukturanalyse

CT-Bildgebung zeigt, dass das Aerogel eine zelluläre poröse Struktur hat (Porosität 52%), eine parallele Mikrokanalbreite von 15-35 μm, und die innere Wand von Silken-Nanofasern bildet ein vernetztes Netzwerk, das die Flüssigkeitsabsorptionsgeschwindigkeit erheblich erhöht (1,5 x 10-3 m / s). Die Belastung von CaCO3 / TXA-NH3 + ist gleichmäßig in den Mikrokanälen verteilt, mit einer Gelatinkappen-Abdeckung > 80%, um eine effiziente Ansammlung von Gasen zu gewährleisten.

　　(C) Längsschnitt von GCSF-3/CT (Pink Pseudofarbe repräsentiert Calciumcarbonat (CaCO)₃Blaue Pseudofarbe repräsentiert Ammoniumcyclat (TXA-NH)₃⁺), sowie die entsprechende Elementverteilung des Bildes. (D) Aufwärts- und Aufwärts-Ansicht des GCSF-3/CT. (E) Mikrocomputertomografie (Micro-CT) mit GCSF-3/CT.

(B) Bild, das das schnelle Spritzphänomen zeigt, das durch GCSF-3/CT bei hohen Bildraten ausgelöst wird.

　　Schlussfolgerungen

Eine ausreichende Blutstaffung bei schweren blutenden Wunden ist eine Herausforderung. Das in dieser Studie vorbereitete Bionische Aerogel expandiert schnell nach Kontakt mit Wasser / Blut und drückt die Wunde und beschleunigt die Nutzlastdiffusion durch Mikroblasenkraft, mit einer Drogenfreisetzungsrate von über 50% innerhalb von 60 Sekunden, zeigt eine bessere Blutstaffungswirkung als bestehende Materialien in vier Blutungsmodellen (einschließlich großer Schweinearterien) und ist gut biokompatibel.Mikrofokus CT (AX-2000CT)Schlüsselrolle bei der Forschung: Durch eine zerstörungsfreie 3D-Tomografie wurde die Mikrokanalstruktur, die Porosität und die 3D-Morphologie des Aerogels präzise charakterisiert, um die Wirksamkeit des bionischen Designs zu überprüfen, den Zusammenhang zwischen der Analyse der Struktur und den Blutstopfeigenschaften zu analysieren und eine quantitative Grundlage für die Materialoptimierung zu liefern.

　 Originalliteratur

[1] LuB, HuE, DingW, etc. BioinspiriertHämostatischStrategieVia PulseEjektionenFür SchwereblutungsWunden[J]. Forschung,2023,6:Artikel0150.DOI:10.34133/research.0150

　　Applikationen für Abhandlungen

Die in dieser Studie verwendeten MicroCT-Geräte sind ein hochpräzises Mikro-Nano-CT-Bildgebungssystem, das von Aurora entwickelt wurde.Der AX-2000CTDas System wurde speziell für die biomedizinische und materialwissenschaftliche Forschung entwickelt und bietet eine hochpräzise Bildgebung, schnelle Scaneffizienz, wirtschaftliche Kosten und eine Vielzahl von Anwendungsszenarien. Es ermöglicht eine schädigungsfreie 3D-Tomografie von Proben wie Bionic Aerogels, Nanofaserstützen, Biokompositen, kleinen Metallkomponenten und geologischen Steinkernen. Es unterstützt die entscheidende Technologie der schädigungsfreien digitalen Bildgebung für die Bionische Strukturanalyse und die Leistungsoptimierung.