Un dispositif à multiples facettes pour traiter efficacement les plaies profondes, non compressibles et de forme irrégulière a été conçu par les scientifiques de l’Institut Terasaki pour l’innovation biomédicale (TIBI). Comme indiqué dans leur récent article dans Sciences avancées, le dispositif permet une prise en charge rapide des hémorragies, a des effets inflammatoires minimes et assure le contrôle des infections. Il a également des taux de biodégradation réglables, ce qui le rend utilisable à la fois pour un usage interne et externe, et dispose de capacités de détection pour la surveillance à long terme des hémorragies. Cet appareil polyvalent est très bénéfique pour les alertes en temps opportun et le contrôle des saignements des plaies chirurgicales, des blessures traumatiques et des maladies graves.
Il existe actuellement de nombreux produits de contrôle des hémorragies, tels que des bandages en coton ou en gaze, des poudres et des garrots. Ceux-ci sont généralement utilisés avec une compression sur des plaies peu profondes et de forme plus uniforme, et ils ne peuvent pas simultanément détecter les saignements et contrôler les hémorragies. Les nouvelles éponges à mémoire de forme très absorbantes traitent les plaies profondes de forme irrégulière tout en conservant leur structure et leurs dimensions d’origine ; après absorption du sang, ces éponges exercent également une pression naturelle sur la plaie et favorisent la coagulation. Les éponges à mémoire de forme à base de cellulose sont adéquates mais non biodégradables comme le sont les versions à base de gélatine, et aucune n’a la capacité de détecter les hémorragies.
Pour créer un dispositif polyvalent de gestion des hémorragies, l’équipe TIBI s’est tournée vers la fibroïne de soie, une protéine produite par le Bombyx mori ver à soie. La fibroïne de soie est un matériau biodégradable avec des propriétés anti-inflammatoires et mécaniques optimales et peut être transformée en éponges poreuses et très absorbantes en forme de mémoire. Ces éponges peuvent également favoriser la coagulation et la régénération des tissus. Les taux de dégradation réglables des éponges permettent une utilisation à plus long terme dans le corps ainsi que la possibilité d’intégration avec des capteurs qui peuvent surveiller les saignements au fil du temps.
L’équipe TIBI a tiré parti de ces capacités et a développé un dispositif de gestion des hémorragies unique et tout-en-un. Le dispositif se compose de deux couches de nanofils d’argent positionnées au-dessus et au-dessous d’une couche d’éponge hémostatique. Les nanofils fonctionnent comme des capteurs de détection d’hémorragie ainsi que des agents antibactériens.
L’équipe TIBI a effectué une évaluation complète de l’appareil, notamment en testant les propriétés mécaniques, la biocompatibilité et la biodégradation. Mécaniquement, les éponges SF ont montré une élasticité et des pouvoirs d’absorption exceptionnels, ainsi qu’une excellente rétention de la taille, de la forme et de la taille des pores lorsqu’elles ont été testées contre l’eau et le sang ; un contrôle optimal de l’hémorragie pourrait être obtenu en ajustant les concentrations de fibroïne de soie pour correspondre aux propriétés mécaniques du tissu de la plaie environnante. Une biocompatibilité favorable et des réponses anti-inflammatoires minimales dans les couches d’éponge et de nanofil ont été démontrées par une bonne viabilité et prolifération cellulaire lorsqu’elles ont été testées avec des échantillons de tissu conjonctif. D’autres tests ont montré que le taux de dégradation de l’éponge pouvait être ralenti à la fois en augmentant la concentration de fibroïne de soie et en employant une étape de lavage au méthanol pendant la fabrication.
Ensuite, le dispositif et un dispositif anti-hémorragique commercial à base de gélatine ont été évalués dans des modèles de rats via une implantation sous la peau. L’éponge commerciale s’est complètement dégradée après quatre semaines, tandis que le dispositif à nanofils de fibroïne de soie a conservé sa structure. De plus, l’éponge implantée a montré des réponses inflammatoires minimales et n’a posé aucun effet indésirable sur les organes et le comportement des rats. En outre, le dispositif en fibroïne de soie a surpassé l’éponge commerciale dans les tests de contrôle des hémorragies, avec un niveau de contrôle des hémorragies deux fois plus élevé dans un modèle de saignement de rat.
En plus de fournir une gestion des hémorragies, le dispositif comprend également un capteur capacitif à base de nanofils pour la détection des saignements. Pendant le saignement, l’éponge absorbe le sang, ce qui augmente sa capacité sans affecter sa forme. L’augmentation de la capacité est détectable et directement corrélée à la quantité de sang absorbée, offrant ainsi un moyen de surveiller les saignements en temps réel. Des tests ont montré que l’appareil pouvait contrôler de manière sélective l’absorption du sang par rapport à d’autres fluides corporels qu’il pourrait rencontrer dans la plaie.
Cet appareil multifonctionnel offre de nombreuses fonctionnalités attrayantes pour le contrôle des hémorragies et la surveillance des plaies et est hautement adaptable à différents types de plaies et de tissus. Et la fonction de surveillance des hémorragies ouvre également plusieurs possibilités de biodétection intégrative et de thérapies supplémentaires. »
Ali Khademhossein, Ph.D., directeur et PDG de TIBI
Les auteurs sont : Reihaneh Haghniaz, Ankit Gangrade, Hossein Montazerian, Fahimeh Zarei, Menekse Ermis, Zijie Li, Yuxuan Du, Safoora Khosravi, Natan Roberto de Barros, Kalpana Mandal, Ahmad Rashad, Fatemeh Zehtabi, Jinghang Li, Mehmet R. Dokmeci, Han -Jun Kim, Ali Khademhosseini, Yangzhi Zhu.
Ce travail a été partiellement soutenu par les National Institutes of Health (AR074234, AR073135, HL140618, HL137193, GM126571, GM126831).
