Des chercheurs coréens ont développé une poudre pulvérisable pouvant contrôler une hémorragie sévère en environ une seconde. Composée majoritairement de substances naturelles, la poudre permettrait de contrôler rapidement les saignements en formant une barrière d’hydrogel résistante au contact des plaies et en épousant parfaitement leurs formes, même celles irrégulières et profondes. Initialement destinée aux militaires, la technologie pourrait aussi s’appliquer aux soins d’urgences hospitalières.
Malgré les importantes avancées en matière de technologies médicales, les hémorragies non contrôlées constituent la principale cause de décès évitable à la suite d’un traumatisme physique, en particulier dans les zones de conflit et celles médicalement mal desservies. Les données épidémiologiques indiquent qu’elles sont responsables d’environ un tiers des décès liées aux traumatismes dans les pays occidentaux.
Les risques ne se limitent pas uniquement aux contextes préhospitaliers, mais s’étendent également aux milieux hospitaliers. En chirurgie cardiaque adulte par exemple, les hémorragies postopératoires sévères surviennent dans 2,8 à 4,6 % des cas et multiplient par cinq le risque de mortalité après l’opération.
Les stratégies d’interventions consistent généralement à l’application de gazes de coton qui adhèrent mal aux tissus biologiques humides, tandis que leur retrait perturbe le tissu et peut provoquer à nouveau un saignement, sans compter les risques d’infection liés aux résidus de matériaux. Le contrôle de l’hémorragie repose donc principalement sur la pression manuelle de la plaie.
Ces limitations soulignent le besoin urgent de matériaux hémostatiques de nouvelle génération qui permettraient à la fois de contrôler efficacement et rapidement les hémorragies, tout en minimisant les risques d’infection. La poudre en spray de l’équipe de la Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) a été développée à cet effet et pourrait améliorer la prise en charge des hémorragies graves et contribuer à améliorer la survie des soldats et des patients civils.
« L’enjeu principal de la guerre moderne est de minimiser les pertes en vies humaines. J’ai entrepris cette recherche avec la ferme intention de sauver ne serait-ce qu’un seul soldat », explique le commandant de l’armée de terre sud-coréenne Kyusoon Park, également doctorant au Département des sciences des matériaux et d’ingénierie du KAIST et coauteur de l’étude. « J’espère que cette technologie permettra de sauver des vies, tant dans le domaine de la défense nationale que dans le secteur médical privé. »
Une force d’adhérence supérieure à 40 kPa
Les pansements hémostatiques à base d’hydrogel se sont montrés assez prometteurs pour le contrôle des hémorragies, notamment en raison de leur teneur élevée en eau, leur bonne adhésivité tissulaire, leur biocompatibilité et leur porosité qui imite la matrice extracellulaire. Cependant, leur forme plate limite leur applicabilité sur les plaies profondes, irrégulières ou complexes. Ils sont également difficiles à conserver (sensibles à l’humidité et aux températures élevées) et à utiliser sur des zones de guerre.
La poudre de l’équipe du KAIST, baptisée « poudre AGCL », pourrait s’appliquer aux plaies de forme et de taille très diverses, ce qui la rend plus polyvalente que les patchs hémostatiques standards. Et si ces derniers agissent principalement en absorbant l’excès de sang des plaies et en créant une barrière physique, la poudre tirerait partie des réactions ioniques naturelles du sang pour former rapidement une barrière d’hydrogel résistante au contact des plaies.
Ces propriétés sont conférées par plusieurs ingrédients d’origine naturelle et biocompatibles : l’alginate et la gomme gellane (qui réagissent avec les ions calcium du sang pour une gélification ultra-rapide et une étanchéité physique), ainsi que le chitosane (qui se lie aux composants sanguins pour améliorer l’hémostase chimique et biologique).
La structure interne tridimensionnelle de l’hydrogel permettrait également au matériau d’absorber plus de sept fois son poids en sang (725 %), d’après les résultats détaillés dans la revue Advanced Functional Materials. D’après les chercheurs, le matériau surpasserait les agents hémostatiques standards, atteignant une force d’adhérence supérieure à 40 kPa, ce qui est suffisant pour résister à une forte pression manuelle sur la plaie.
Fabrication et caractérisation d’un matériau hémostatique en poudre à base d’AGCL. a) Illustrations schématiques du procédé de fabrication et image numérique représentative de la poudre d’AGCL finale. b) Illustration schématique du mécanisme in vivo, montrant la gélification ionique au contact du sang et la forte adhésion subséquente aux tissus humides. c) Analyse rhéologique démontrant la gélification rapide de la poudre d’AGCL. d) Analyse quantitative de la capacité d’absorption sanguine des poudres d’alginate, de gomme gellane, de chitosane, d’AG, d’AGC et d’AGCL. e) Analyse comparative du temps de gélification et du taux d’absorption sanguine de la poudre d’AGCL avec ceux de matériaux hémostatiques en poudre précédemment décrits. © Youngju et al.
Un saignement contrôlé quasi instantannément
Les tests sur la poudre ont montré que, dans les modèles expérimentaux utilisés, elle pouvait contenir les saignements abondants en environ une seconde. Les essais in vitro ont montré un taux d’hémolyse (destruction des globules rouges) inférieur à 3 %, une viabilité cellulaire supérieure à 99 % et une activité antibactérienne de 99,9 %, ce qui indique une bonne innocuité au contact du sang. Les essais in vivo sur des animaux ont également montré une cicatrisation rapide et une meilleure régénération des vaisseaux sanguins et du collagène par rapport aux patchs conventionnels.
Lors de tests sur des lésions hépatiques chirurgicales, l’AGCL a réduit la perte de sang et le temps nécessaire au contrôle de l’hémorragie par rapport aux produits hémostatiques standards. La fonction hépatique est revenue à la normale dans les deux semaines suivant l’intervention et aucun signe de toxicité systémique n’a été observé.
Par ailleurs, la poudre a conservé ses performances pendant deux ans même en étant conservée à température ambiante et dans des conditions d’humidité élevée. Cette durabilité lui permet d’être immédiatement opérationnelle dans des environnements militaires ou de catastrophe difficiles.
Source : Advanced Functional Materials