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浙大學(xué)者首次制備柔性沸石棉纖維材料

一件T恤可以秒變止血救生衣

發(fā)布時(shí)間:2019-05-15來源:浙大新聞辦作者:柯溢能2317

血液是生命之源,失血過多是意外創(chuàng)傷致死的首要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì),全球每年有190萬人死于失血過多。因此,在事發(fā)第一時(shí)間對患者的出血進(jìn)行有效控制,是爭取治療時(shí)間、挽救生命的關(guān)鍵。當(dāng)醫(yī)療救援到來前,常見的急救方式就是用毛巾、衣服等捂住傷口,但這樣的止血效果往往是“螳臂當(dāng)車”。

為了解決緊急救生止血的問題,浙江大學(xué)化學(xué)系范杰教授課題組采用原位微載技術(shù)將介孔單晶菱沸石結(jié)合到棉纖維表面,制備了一種柔性沸石棉纖維復(fù)合物,該止血材料具備高效的止血性能和可靠的安全性。

近日,這項(xiàng)研究被國際知名期刊《自然·通訊》在線發(fā)表。論文第一作者為浙江大學(xué)化學(xué)系博士生余麗莎,通訊作者為浙江大學(xué)化學(xué)系范杰教授、浙江工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院朱藝涵教授。

大量研究和應(yīng)用表明,在重度出血情況下,沸石類的無機(jī)止血材料是最有效的,因此,美國急救醫(yī)學(xué)技術(shù)委員會推薦沸石止血?jiǎng)┳鳛樵呵凹本鹊谋匾侄巍!拔覀冮L期從事沸石止血方面的研究,原有的沸石止血產(chǎn)品具有明顯的弊端,”范杰介紹。國外使用的A型沸石止血?jiǎng)┰趹?zhàn)爭中拯救了上千名士兵的生命,但該產(chǎn)品在使用過程中遇水或血液會放出大量的熱,傷口局部溫度高達(dá)90℃以上,導(dǎo)致皮膚灼傷和影響傷口愈合,這是困擾該國多年的難題。

范杰教授對沸石的組成和表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造與升級,得到了止血效果優(yōu)良且放熱溫和(傷口溫度小于45℃)的沸石止血?jiǎng)?,該止血?jiǎng)┰诮衲昴瓿醌@得了II類醫(yī)療器械注冊證和生產(chǎn)許可證,即將面市。

但是,由于現(xiàn)有的沸石止血?jiǎng)┦菆?jiān)硬的無機(jī)粉體材料,容易黏附在傷口,不利于傷口清創(chuàng),因此,如何將堅(jiān)硬的無機(jī)粉體止血?jiǎng)┳兂扇嵝?、安全、便捷止血材料,成為了新的挑?zhàn)。棉纖維吸水性好,成本低,可通過編制成適用于不同傷口形狀的止血織物,因此棉纖維是沸石生長理想的載體。此外,課題組發(fā)現(xiàn),在微孔沸石中引入介孔,增加了沸石的孔徑,中斷沸石的微孔骨架并減少的擴(kuò)散長度,有利于促進(jìn)血液中水分子的更快吸收和擴(kuò)散。

沿著這樣的設(shè)計(jì)思路,經(jīng)過兩年的探索,范杰團(tuán)隊(duì)由此開發(fā)了一種原位微載技術(shù),將介孔菱沸石生長到棉纖維表面,并使得棉纖維與沸石通過化學(xué)鍵緊密結(jié)合。該材料完美地保留了沸石的物理化學(xué)性質(zhì)和穩(wěn)定性,同時(shí)通過中斷骨架來產(chǎn)生介孔,從而大大增強(qiáng)物質(zhì)的吸附,更有利于止血。該止血材料的外觀與手感與普通的纖維幾乎沒有區(qū)別,具有良好的柔軟性,并且沸石與棉纖維結(jié)合非常牢固。

有著救命神器之稱的作戰(zhàn)紗布,是一種浸漬高嶺土的無機(jī)止血材料,但這種紗布遇水或血液后,活性成分高嶺土很容易脫落,存在較大的安全隱患。范教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“緊密結(jié)合的”沸石纖維復(fù)合物不怕水洗,也不怕水沖,甚至超聲波震蕩半小時(shí)也震不下來。

沸石棉纖維復(fù)合物及沸石的宏觀-微觀-原子結(jié)構(gòu)

不僅如此,在非常挑戰(zhàn)性的豬頸動(dòng)脈致死模型試驗(yàn)中,作戰(zhàn)紗布在傷口按壓10分鐘仍然血流不止,而沸石纖維復(fù)合物紗布在傷口按壓5分鐘就已經(jīng)成功止血,使用過程中沒有放熱效應(yīng)。在造成人員受傷大出血的突發(fā)事故現(xiàn)場往往缺乏現(xiàn)成的有效止血材料。范杰認(rèn)為“把沸石纖維做成止血衣‘穿’在身上是最保險(xiǎn)的救援方式,實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)隨地的緊急止血救援。

據(jù)范杰介紹,緊急止血救生衣有望于今年8月份問世。此外,還可以制造止血毛巾、止血紗布等多種產(chǎn)品,成為戶外運(yùn)動(dòng)、極限運(yùn)動(dòng)、賽車等特殊人群的保護(hù)裝備,也可以作為急救裝備,在戰(zhàn)爭、交通、地震等意外事故中發(fā)揮作用。

文章鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-019-09849-9

(柯溢能)