서남대학 연구팀이 국제적으로 유명한 정기간행물《Research》에서 중요한 연구 성과를 발표하였다.이 연구는 bombardier 딱정벌레 펄스 분사 메커니즘에 영감을 받아 정방향 마이크로 채널을 가진 형상 기억 가스 겔을 설계하였으며, 마이크로 초점 CT 영상 시스템 및 다자도 실험을 통해 그 지혈 성능 및 작용 메커니즘을 체계적으로 연구하였다.이 연구의 제1저자는 노필도 선생님이다.

연구 요약

심한 출혈 상처의 지혈 난제에 대하여 bombardier 딱정벌레 분사 방어 메커니즘의 계발을 받아 일종의 펄스 분사 모조 가스 겔을 설계하였다.이 구조는 정방향 냉동 주조를 통해 평행 마이크로 채널을 가진 셀룰로오스 나노 섬유/셸 폴리당 가스 겔을 구축하고, CaCO 와 암모니아 메틸렌산(TXA-NH ⁺)을 부하하여"내장 엔진"으로 사용하며, 혈액에서 촉발되는 CO 마이크로 버블 펄스 분사를 이용하여 약물 침투를 강화한다.형상기억특성과 물리장벽작용을 결합하여 에어로겔이 혈액에 접촉한후 재빨리 팽창하여 상처를 밀봉함과 동시에 기체동력을 통해 지혈제의 확산을 가속화한다.도움마이크로포커스 CT(AX-2000CT)에어로겔에 대한 무손실 3차원 단층 스캐닝은 생체 모방 마이크로 채널의 평행 배열 구조 (너비 15-35μm) 및 전체 벌집 모양의 다공 형태 (공극률 52%) 를 선명하게 나타내어 마이크로 채널 구조 설계의 유효성 및 후속 성능 분석에 관건적인 구조 데이터 지원을 제공한다.이론 모델, 고속 촬영 및 동물 실험 검증을 통해 최적 매개변수에서 약물 방출률은 60초 동안 50% 를 넘고 돼지 대퇴동맥 대출혈 모델에서 지혈 시간은 3.5분에 불과하다.연구는 깊은 부분의 복잡한 상처의 지혈에 새로운 사고방식을 제공하여 긴급의학분야에서의 생체모방구조의 응용잠재력을 보여주었다.

　 성능 테스트 방법

　　체외 표징: 마이크로 채널 구조를 관찰하기 위해 선글라스(SEM)를 스캔합니다.마이크로포커스 CT(AX-2000CT)공극률 및 3D 구조를 분석하고 접촉각 측정기는 친수성을 평가한다.

　 취재와 연구 방법

　　마이크로 채널 구조 분석

CT 영상에 따르면 에어로겔은 벌집 모양의 다공질 구조(공극률 52%), 평행 마이크로 채널 너비 15-35μm, 내벽 셀룰로오스 나노 섬유가 교직망을 형성하여 액체 흡수 속도(1.5 × 10 ⁻³m/s)를 현저하게 향상시켰다.부하의 CaCO / TXA-NH ⁺는 마이크로 채널에 균일하게 분포되어 있으며, 젤라틴 캡 커버리지가 80% 를 초과하여 가스의 효율적인 축적을 확보한다.

　　(C) GCSF-3/CT의 세로 단면(분홍색 위조 컬러는 탄산칼슘(CacO)을 나타낸다₃), 파란색 위조 컬러 대표 암모니아 환산 암모늄 (TXA-NH₃⁺)) 및 해당 요소가 이미지를 배포합니다.(D) GCSF-3/CT의 내려다보기 및 올려다보기(E) GCSF-3/CT의 마이크로컴퓨터 단층촬영(Micro-CT) 이미지.

(B) 높은 프레임 속도에서 GCSF-3/CT가 트리거하는 빠른 분사 현상을 보여주는 이미지.

　　연구 결론

심각한 출혈 상처의 충분한 지혈은 매우 도전적이다. 본 연구에서 제조한 모조 플라스틱은 물/혈액에 접촉한 후 빠르게 팽창하여 상처를 압박할 수 있다. 또한 미포 동력을 통해 유효 하중의 확산을 가속화할 수 있다. 60초 동안 약물 방출률이 50% 를 초과하여 4가지 출혈 모델 (돼지 대퇴동맥 대출혈 포함) 에서 기존 재료보다 우수한 지혈 효과를 나타낼 수 있으며 생체 상용성이 좋다.마이크로포커스 CT(AX-2000CT)연구에서 관건적인 역할을 했다. 무손실 3차원 단층 스캐닝을 통해 에어로겔의 마이크로 채널 구조, 공극률 및 3D 형태를 정확하게 표징했고 모방 설계의 유효성, 해석 구조와 지혈 성능의 관련성을 검증하기 위해 직접적인 증거를 제공했고 재료 최적화에 양적 근거를 제공했다.

　 원시 문헌

[1] LuB, HuE, DingW 등.BioinspiredHemostaticStrategyviaPulseEjectionsforSevereBleedingWounds[J].연구,2023,6:Article0150.DOI:10.34133/research.0150

　　논문 응용 장치

본 연구에 사용된 MicroCT 장비는 오영이 개발하여 생산한 고정밀 마이크로 나노 CT 이미징 시스템입니다.AX-2000CT는.이 시스템은 생물의학 및 재료과학 연구를 위해 설계되었으며, 고정밀 이미징, 빠른 스캔 효율, 경제성 비용 및 다원화 응용 장면을 겸비하고 있으며, 모조 가스 겔, 나노 섬유 지지대, 생물 복합 재료, 소형 금속 부재, 지질 암심 등 다양한 샘플을 무손실 3차원 단층 스캔할 수 있으며, 모조 구조 분석과 성능 최적화에 핵심 무손실 디지털 이미징 기술 지원을 제공한다.