浙大团队发明紧急止血救生衣,一件T恤可能救人一命
一年前,国内某地街头发生恶性事件,两名小学生的脖颈被刀砍伤。路人用毛巾堵住他们的伤口试图止血,但毛巾很快被涌出的鲜血浸红,最终没能挽回他们年幼的生命。据了解,大出血每年夺去190万人的生命,快速有效的院前急救一直为市场急需。浙江大学化学系范杰教授团队近日发明了一件“紧急止血救生衣”——用沸石棉纤维复合物做成的T恤衫,其外表与普通T恤没有任何区别,但在关键时刻把这件T恤脱下来、压在伤口上,能止住喷流的动脉血,为抢救生命赢得时间。
近日,该项研究成果被国际知名期刊《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。
“化”石成衣生死关头迅速止血
大动脉出血十分凶险。作为血液从心脏通往各个组织的交通要道,动脉内血液的流速可超过50厘米/秒。一旦发生破裂或损伤,血流喷射而出,短时间内血液会大量流失。一个正常成年人,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。“人体的生化反应缓慢而温和。”范杰教授介绍,这一速度决定了凝血机制的能力范围,在静脉或毛细血管出血时能够奏效,但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。
沸石用来止血早已有之。沸石拥有独特的孔穴和通道密布的微观结构,是一种长期被用作分子筛的矿物,浙江就储藏有大量沸石。20世纪80年代,一个偶然的机会让美国科学家赫希(F.Hursey)发现了沸石具有止血作用。一天,他在剃须时不小心划破了脸,这时手边正好有一个用来做气体分离实验的沸石制品,他拿过来附在伤口上,发现血很快止住了。美国由此研发出一种沸石紧急止血剂,把颗粒状的沸石用在伤口上,3分钟左右就能控制住像主动脉流血这样的紧急情况。2003年起,装着沸石颗粒的“止血包”已成为美国部队随身标配。但沸石止血产品在使用时会产生高温,导致伤口灼烧,影响愈合。
为此,范杰团队对沸石进行了全面的升级和改造,实现了两项关键突破。首先,弄清沸石能迅速止血的分子机制。其次,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分子机制。“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。”范杰介绍,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,科研组重点研究了怎样让这种性能优良的材料长到棉纤维上。最终,他们成功了。看似普通的纯棉T恤显露了它与众不同的样貌,在电子显微镜下可以看到,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。
止血大PK“内衣”完胜 未来将广泛使用
“3mm这么细的血管,破裂之后血就像喷泉一样涌出来。”余丽莎第一次做动物实验,是兔子的股动脉止血实验。她用课题组制备的沸石止血纱布按压半分钟后,血完全止住了。
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”选择了挑战更大的猪颈动脉,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。
“即使赤手空拳,也能进行救援。”范杰认为这是院前急救能否成功的关键。很多大出血都发生在非常突然、意外的情况下,这时人们身边往往没有准备额外的止血工具和材料。在科学家看来,“把沸石‘穿’在身上才是最保险的,才能使随时随地的救援成为可能。”在非洲,青少年的第一死因是交通意外,由于应急的医疗救治和医疗水平低,许多孩子因为失血过多而离开了人世。“我们希望他们能用上我们的紧急止血救生衣,紧急止血救生衣有望保护他们避免危及生命的伤害。”范杰说,“沸石的成本很低,做到衣服上,也非常便宜。”
据了解,紧急止血救生衣将于今年8月问世。利用这种方法,还可以制造止血毛巾等多种产品,成为户外、极限、赛车等特殊运动人群的装备,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。
作者:周炜 刘海波 (图片来源于课题组)
编辑:蒋萍
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