New hemostatic bandages based on a natural biopolymer chitosan

New hemostatic bandages based on a natural biopolymer chitosan

Author: Feskov A.E., Sokolov A.S., Soloshenko S.V.

Kharkiv Academy of Postgraduate Education. Department of Emergency Medicine and Catastrophe Medicine. Ukraine.

Published: Emergency Medicine, № 2 (81) – 2017.

Emergency, effectivehemostasis is the main task in providing assistance bothin civil conditions and at battlefields.Haemostatics basedon chitosan when stopping massive bleeding relates to first aidby North Atlantic Treaty Organization (NATO) classification.

Summary

Bleeding is deadly dangerous. Emergency, effective hemostasis is the main task in providing assistance both in civil conditions and at battlefields. Therefore, prehospital hemostatic care should be provided as soon as possible. A good hemostatic agent should be available in the emergency setting, easy to apply, and have the ability to control bleeding from great vessels. Such a solution can be a national haemostatic bandage Revul® on a nonwoven basis with chitosan that meets all the requirements for these materials. Haemostatics based on chitosan when stopping massive bleeding relates to first aid by North Atlantic Treaty Organization (NATO) classification. Therefore, a hemostatic chemical-based bandage (chitosan, etc.), according to the Tactical Combat Casualty Care guidelines, 2009, the intensive care manual for pre-hospital trauma in the combat area (Battlefild Advanced Trauma Life Support), is included in the modern NATO standard kit as an indispensable component.

Keywords: bleeding, chitosan.

«Кровотечение смертельно опасно», – это непреложная истина неотложной медицины. Неконтролируемое кровотечение на поле боя было признано самой значимой угрозой жизни солдат за всю историю войн [1]. Травмы магистральных сосудов с массивным кровотечением, составляют в среднем до 50% в боевых условиях и 31% в мирное время от общей летальности [2; 3].

Хорошо известно, что большая потеря крови уменьшает объем циркулирующей крови (ОЦК), приводит к снижению сердечного выброса, повышению общего периферического сосудистого сопротивления, прогрессивному ухудшению микроциркуляции с развитием гипоксии головного мозга и других органов жизнеобеспечения. И если ситуация продолжает развиваться, то без эффективного вмешательства она перерастает в неконтролируемый геморрагический шок [3; 4]. Помимо этого, кровотечение приводит к нарастанию гипотермии, метаболического ацидоза с нарушением системы свертывания крови, что в свою очередь делает гемостаз более сложным [5]. Синдромы диссеминированного внутрисосудистого свертывания (ДВС) и полиорганной недостаточности являются тяжелыми осложнениями геморрагического шока. Чем более выражен энерго­кислородный дефицит организма, тем существеннее потеря его функциональной возможности, тяжелее течение геморрагического шока и выше риск летального исхода пациента (Шифрин А.Г., Шифрин Г.А., 2010, 2012; Смирнова Л.М., 2011). Необходимость проведения восполнения компонентов крови увеличивает риск развития синдрома массивных гемотрансфузий, множественной органной недостаточности и затрудняет последующее лечение [6]. Посттравматическое микрососудистое кровотечение, связанное с коагулопатией, вторичной по отношению к метаболическим расстройствам, гипотермией и истощением или дисфункцией клеточных и белковых компонентов, требует иного подхода. И хотя для возмещения кровопотери может потребоваться переливание продуктов крови, это не всегда устраняет проблему микрососудистого кровотечения.

Несомненно, кровотечение является основной причиной заболеваемости и смерти при травме. Оптимизация лечения как изолированных, так и комбинированных травм с открытыми кровотечениями требует хорошо скоординированного многодисциплинарного подхода. Чем раньше будут приняты первичные меры, тем быстрее может быть начато целевое лечение и ожидаются лучшие результаты [6]. Согласно концепции «damage control», контроль за кровотечением на догоспитальном этапе может снизить заболеваемость, о чем также свидетельствуют опубликованные данные военных источников Соединенных Штатов [1, 3, 4]. В очерках войны во Вьетнаме, а затем и компаний в Ираке и Афганистане сообщалось, что около 9% смертей, вызванных кровотечением из травмированных конечностей, можно предотвратить эффективным методом гемостаза [1]. Особенно на фронте, где в условиях сопутствующего сложного географического ландшафта, быстроты развития событий, отдаленности от госпитальной базы и трудности своевременной эвакуации, солдатам, страдающим от сильного кровотечения, не всегда можно помочь. Поэтому эффективная догоспитальная гемостатическая помощь должна предоставляться как можно скорее, на поле боя [7].

В повседневных условиях мирного времени наиболее тяжело раненные пострадавшие могут быть доставлены и транспортированы бригадами скорой медицинской помощи в течение нескольких минут. В бою часто требуется несколько часов, чтобы вывезти раненых с линии соприкосновения. В этих ситуациях, даже если транспортные расстояния небольшие, не всегда удается быстро добираться до раненых. Кроме того, в то время как пострадавшие от гражданских травм могут иметь лимит времени, вкладывающийся в понятие «золотого часа», лица с боевой проникающей травмой на поле боя часто имеют только «платиновые 5 минут». Поэтому эффективная догоспитальная гемостатическая помощь должна предоставляться как можно скорее, на поле боя [8].

В современной сложившейся ситуации, когда возрастает риск техногенных и природных катастроф, мир сотрясается от террористических актов и локальных боестолкновений, необходимо иметь в арсенале первой помощи максимально эффективные гемостатические средства с минимальными побочными эффектами, чтобы срочно осуществить контроль кровотечения.

Практика военных действий во Вьетнаме, Ираке и Афганистане привела к введению в обращение боевого кровоостанавливающего жгута (Combat Application Tourniquet – САТ-Т®) (1) для остановки тяжелых кровотечений из конечностей и гемостатического перевязочного материала для остановки тяжелых кровотечений из конечностей, головы, шеи и туловища. Между тем, некоторые страны-члены НАТО снабдили свои войска гемостатическим перевязочным материалом с рекомендациями включения различных протоколов, например, руководство по уходу за ранеными на тактическом уровне (ТССС – Tactical Combat Casualty Саге), изданное в ноябре 2009 г., и руководство по интенсивной терапии при травме на догоспитальном этапе в районе боевых действий (BATLS -Battlefild Advanced Trauma Life Support) [7; 8].

В последнее время было разработано много новых видов перевязочных материалов с кровоостанавливающим эффектом, которые могут остановить тяжелое кровотечение на участках тела, где нельзя остановить кровь путем сдавливания артерий. В практику вошли фибриновая уплотнительная повязка (fibrin sealant dressing), QuikClot Combat Gauze (QCG) и QuikClot Combat Gauze XL (QCX) состоящие из материала, называемого каолином, и ставшие необходимым атрибутом для экстренной помощи в Корпусе морской пехоты Соединенных Штатов, HemCon dressing (HC), Celoxтм (Целокс) полученный из хитина моллюсков. При этом, хотя было опубликовано много статей, демонстрирующих лучший метод гемостаза в военной практике и экстренной медицине, окончательного вывода пока нет, продолжается поиск новых компонентов и решений.

Одним из таких решений стал перевязочный материал РЕВУЛ® (REVUL®) отечественных производителей с использованием хитозана в качестве гемостатического компонента. Хитозан – натуральное природное вещество, представляющее собой биологически разлагаемый полисахаридный амин, получаемый химическим деацетилированием хитина моллюсков и ракообразных. Его кровоостанавливающее действие не зависит от коагуляционного каскада (не оказывает влияния на тканевые и плазменные факторы свёртывания, образование сгустка не зависит от количества и качества тромбоцитов). Наряду с другими факторами, способствующими реакции с кровью, в хитозане содержатся мелкие положительно заряженные частицы. Эти частицы, благодаря электростатическому взаимодействию, притягивают отрицательно заряженные эритроциты и образуют плотный сгусток независимо от существующего в организме обычного механизма свертывания крови. Среднее время формирования плотного сгустка колеблется в пределах 25-30 секунд. Помимо этого, хитозан адсорбирует воду, которая является одним из основных компонентов крови, концентрируя естественные факторы свертывания крови и, тем самым, способствуя активации естественного механизма свертывания. При этом он не смешивается с кровью и не попадает в сосуды. На функцию хитозана не влияют такие внешние факторы как температура тела (гипотермия или гипертермия), и его эффективность не снижается при применении у пациентов, получающих гепарин и аспирин. В модели кровотечения на животных было показано, что даже при применении атикоагулянтов прямого и непрямого действия хитозан продолжает работать. Хитозан нетоксичен и не вызывает экзотермической реакции. В отличие от QuikClot Combat Gauze (QCG) при взаимодействии с кровью не повышается температура среды и нет дополнительного высокотемпературного повреждения раны [9; 10]. После применения хитозан из раны легко вымывается физиологическим раствором. Кроме того, гемостатический материал РЕВУЛ® выполнен в виде бинта размером 11,2 см×1,83 м, на нетканой основе в герметичной вакуумной упаковке, уложен Z образно для более удобного и быстрого применения при экстренной остановке кровотечения. Z форма укладки экономит время на разматывание рулона и легко укладывается в рану. Повязка с хитозаном универсальная (может быть наложена на различные участки тела) и простая в использовании, аналогично марлевому бинту. С точки зрения простоты использования, гемостатический материал РЕВУЛ® может быть использован в полевых условиях, в отделении неотложной помощи, в палате у постели больного в послеоперационном периоде при открывшихся кровотечениях. Гематостатический материал на основе хитозана зарекомендовал себя как средство надежного, быстрого, безопасного гемостаза в полевых испытаниях в Афганистане, как на поле боя, так и в операционной [10]. А также может найти применение в качестве гемостатического средства во время операции. Имеются обзоры об успешном использовании хитозана в гинекологической и кардиохирургической практике при массивных травматичных операциях с предполагаемой большой кровопотерей [11]. В моделировании травмы печени на крупных биологических объектах, при тампонаде печени бинтом с хитозаном, гемостатический бинт плотно фиксируется к раневой поверхности печени и не вызывает контактных повреждений органов брюшной полости, его применение приводило к значительно меньшему снижению показателей красной крови и не приводило к развитию коагулопатии, в отличие от обычной тампонады печени [12].

К преимуществам гемостатических повязок на основе хитозана можно отнести хорошую адгезивную способность – повязка быстро и хорошо прилипает к ране, изолируя её от проникновения вторичной инфекции. Собственный антибактериальный характер хитозана дает ему дополнительное преимущество, перед другими гемостатическими материалами [8]. Нетканая основа создает условия, при которых после извлечения из раны в ней не остаются волокна и частички материи, как при марлевой повязке, что тоже очень важно для профилактики и снижения риска дополнительного инфицирования. За счет эффекта растворимости, хитозан может «впитываться» организмом и помогать регенерации тканей. Отсутствие в ране артефактов в виде минеральных остатков, волокон дает возможность заживлению раны первичным натяжением.

Хитозан адсорбируется организмом, если его случайно оставить в ране пациента. Он расщепляется в организме пострадавшего до мономеров (простейших базисных сахаров глюкозамина и N-ацетилглюкозамина) и всасывается с помощью лизоцима – естественного человеческого фермента, который присутствует в слезах, слюне и слизи. В инструкции к гемостатическому бинту РЕВУЛ® отмечено, что материал в ране пострадавшего может оставаться в течении суток. Сгусток в ране сохраняет свою консистенцию, плотно закрывая сосуды и не распадается. При попадании внутрь, в связи с отсутствием, токсичности не вызывает отравлений и явлений передозировки. Кроме того, пока нет никаких данных о побочном действии данного вещества. Не было зафиксировано ни одного случая аллергической реакции или отторжения. Однако, не исключена возможность появления побочных эффектов у пациентов с аллергией к креветкам, ракообразным, моллюскам [9].

В свете вышесказанного, интересны выводы иностранных военных медицинских экспертов (H.Tan, C.P. Bleecker, 2011) касательно повязок с хитозаном:

– гемостатическая повязка проста в использовании, не теряет своих свойств, имеет универсальное применение, дешевая;

– использование гемостатической повязки имеет несомненную дополнительную ценность для вооруженных сил;

– гемостатичесую повязку должна иметь каждая военная медсестра, каждый сотрудник военно-медицинской службы и санитар;

мы рекомендуем каждому идущему в бой солдату иметь при себе гемостатическую повязку.

Таким образом, отечественный гемостатический бинт РЕВУЛ® на нетканой основе с хитозаном является безопасным и эффективным средством для остановки или контроля наружных кровотечений. Жизненно необходимым в условиях оказания экстренной помощи, как в экстремальных ситуациях мирного времени, на поле боя, так и в повседневной медицинской практике.

Literature:
  1. Bellamy RF. The causes of death in conventional land warfare: implications for combat casualty care research. Mil Med 1984; 149: 55-62.
  2. Alam HB, Burris D, DaCorta JA and Rhee P. Hemorrhage control in the battlefield: role of new hemostatic agents. Mil Med 2005; 170: 63-69.
  3. Starnes BW, Beekley AC, Sebesta JA, Andersen CA and Rush RJ. Extremity vascular injuries on the battlefield: tips for surgeons deploying to war. J Trauma 2006; 60: 432-442.
  4. Walters TJ and Mabry RL. Issues related to the use of tourniquets on the battlefield. Mil Med 2005; 170: 770-775.
  5. Mabry RL, Holcomb JB, Baker AM, Cloonan CC, Uhorchak JM, Perkins DE, Canfield AJ and Hagmann JH. United States Army Rangers in Somalia: an analysis of combat casualties on an urban battlefield. J Trauma 2000; 49: 515-528, 528-529.
  6. Mendis D, Vesely M. Improvements in the management of trauma patients with the introduction of a lower limb trauma coordinator. Trauma Mon. 2012;16(4):201–2. doi: 10.5812/kowsar.22517464.3424. [PMC free article] [PubMed] [Cross Ref]
  7. Calkins D, Snow C, Costello M and Bentley TB. Evaluation of possible battlefield tourniquet systems for the far-forward setting. Mil Med 2000; 165: 379-384.
  8. Tan H, Ma R, Lin C, Liu Z, Tang T. Quaternized chitosan as an antimicrobial agent: antimicrobial activity, mechanism of action and biomedical applications in orthopedics. Int J Mol Sci. 2013; 14(1): 1854‑1869. doi: 10.3390/ijms14011854
  9. Zhang Y-J, Gao B, Liu X-W. Topical and effective hemostatic medicines in the battlefield.International Journal of Clinical and Experimental Medicine. 2015;8(1):10-19.
  10. Pozza M, Millner RWJ. Celox (chitosan) for haemostasis in massive traumatic bleeding: experience in Afghanistan. Eur J Emerg Med. 2011; 18(1): 31‑33. doi: 10.1097/ MEJ.0b013e32833a5ee4
  11. Carles G, Dabiri C, Mchirgui A, et al. Different uses of chitosan for treating serious obstetric hemorrhages. GynecolObstet Res Open J. 2016; 3(1): 13-15. doi: 10.17140/GOROJ-3-129
  12. Inaba K., Rhee P., Teixeira P.G. et al. Intracorporeal use of advanced local hemostatics in a damage control swine model of grade IV liver injury // J. Trauma – 2011. – Vol. 71, N 5. – P. 1312–1318.

 

Closing this window, you agree that you have read the information below.
SELF-MEDICATION CAN BE HARMFUL TO YOUR HEALTH!
Feedback