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一件T恤或能救人一命浙大科学家发明紧急止血救添加时间:2019-03-26

  年前,上海街头发生恶性事件,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。

  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。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,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。

  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。“人体的生化反应缓慢而温和。”浙大教授范杰说,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。

  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。

  上世纪80年代末,美国的Frank Hursey博士刮胡子时不小心刮伤了脸,血流不止。那时,他手边恰好有一些看起来像沙子的沸石,他抓起一把就往脸上抹,血很快就止住了。Hursey博士受到启发,开发了一种沸石紧急止血剂并申请了专利。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,这还远不是完美的止血剂。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。

  “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。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。

  “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。很多大出血发生都在非常突然,很意外的情况下,这时人们往往身边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。

  14日,记者从杭州召开的“2018年度浙江省科学技术奖励大会”获悉,2018年度,共有299项...[详细]

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