Внеземной реголит останавливает кровь

Шнобелевская премия - архив

Внеземной реголит останавливает кровь

и пригоден для остановки кровотечений в космосе

длительное пребывание на Луне или Марсе

Кристиан Дж. Каструп (Christian J. Kastrup), Набиль Али-Мохамад (Nabil Ali-Mohamad), Ting-Hsuan Wang (Тинг-Сюань Ван), Lih Jiin Juang (Ли Цзинь Джуанг), Массимо Ф. Кау (Massimo F. Cau), Университет Британской Колумбии, Канада, Нуоя Пенг (Nuoya Peng), Кевин Кэннон (Kevin Cannon), Соединенные Штаты Америки, "Внеземной реголит обладает гемостатическими свойствами и потенциально пригоден для остановки кровотечений в космосе", "Исследования и практика в области тромбоза и гемостаза" (Research and Practice in Thrombosis and Haemostasis), 10, 1, январь 2026.

Кристиан Дж. Каструп (Christian J. Kastrup)

Возвращение к полетам за пределы Международной космической станции и внедрение проектов, включающих длительное пребывание на Луне или Марсе, несут в себе новый набор рисков для здоровья, которые ранее могли быть упущены из виду астронавтами. Работа в больших, менее контролируемых помещениях с более крупным оборудованием увеличивает риск телесных повреждений в результате проникающих, раздавливающих или тупых травм. Хотя инженерные средства контроля и адекватные конструкции с точки зрения безопасности минимизируют риски травм в таких условиях ограниченных ресурсов, кровотечение вследствие травмы может быть ключевой причиной предотвратимой смерти астронавтов на передовой линии строительства новых сооружений.

Нуоя Пенг (Nuoya Peng)

За последние два десятилетия произошли достижения в технологиях контроля кровотечений, а также появились высокоспециализированные руководства Министерства обороны США по оказанию тактической помощи пострадавшим в боевых условиях на догоспитальном этапе. Эти достижения могут быть применены для оказания помощи при неожиданных и сложных кровотечениях в условиях ограниченных ресурсов космоса, что позволит выиграть время для астронавтов и предотвратить летальный исход до тех пор, пока не станет возможным окончательное хирургическое вмешательство. Недавно в аптечки первой помощи, используемые астронавтами на борту Международной космической станции, была включена марлевая повязка Combat Gauze (Z-Medica). Адекватное медицинское оборудование для остановки кровотечения должно либо быть отправлено вместе с астронавтами, либо, возможно, подготовлено на месте до начала крупных проектов на Луне или Марсе. Поскольку другое ключевое медицинское оборудование, спасающее жизни, вероятно, будет иметь приоритет над экстренными гемостатическими материалами для долгосрочных исследовательских миссий, подготовка гемостатических средств с использованием ресурсов на месте (ISRU) может спасти жизнь.

На Земле многие виды позвоночных эволюционировали, чтобы экспрессировать белок фактора свертывания крови (F)XII; у человека FXII циркулирует в плазме крови в концентрации приблизительно 40 мг/л. FXII присутствует у наземных млекопитающих, которые также уникальным образом экспрессируют FXI. После контакта с некоторыми отрицательно заряженными поверхностями FXII активируется до FXIIa, который затем активирует FXI до FXIa, что приводит к более быстрому образованию сгустка ex vivo. Силикаты являются хорошо известными и мощными активаторами FXII. Ранее мы показали, что FXII способствует гемостазу в ранах, загрязненных почвой, материалом, богатым силикатами. Силикаты лежат в основе многих местных гемостатических материалов, используемых для контроля кровотечения.

Эту теорию можно расширить, чтобы рассмотреть воздействие почв с других внеземных поверхностей. Хотя они химически и минералогически отличаются от встречающихся в природе земных почв, известно, что как лунные, так и марсианские реголиты имеют высокие концентрации силикатов. В реголите лунных высокогорий в изобилии встречается богатый анортитом плагиоклаз, тогда как лунные моря и марсианский реголит в основном состоят из плагиоклаза, пироксена и оливина, все из которых являются силикатными минералами. Астероиды S-типа (кремнистые), присутствующие на поверхности Луны и Марса, составляют 17% известных астероидов и в основном состоят из силикатов железа и магния. Считается, что эти астероиды являются источником хондритовых метеоритов, которые, как известно, имеют высокую концентрацию силикатов магния. Учитывая такой минералогический состав, внеземной реголит также должен демонстрировать характеристики и закономерности коагуляции, аналогичные таковым в земных почвах.

Здесь мы поставили перед собой цель определить, можно ли использовать имитаторы реголита и хондритовые метеориты для запуска каскада коагуляции с целью остановки смертельного кровотечения, учитывая их высокое содержание силикатов. Хотя имитаторы реголита являются аналогами реального внеземного реголита, их использовали из-за ограниченной доступности последнего. Однако все использованные имитаторы хорошо охарактеризованы и имитируют минералогические и химические свойства лунных и марсианских почв. Мы оценили активацию FXII имитаторами внеземного реголита (ETRS), метеоритами и их компонентами. Мы предположили, что ETRS и хондритовые метеориты остановят кровотечение в свиной модели пункции печени по сравнению с использованием только обычной марли.

Имитаторы реголита (ETRS) использовались для оценки потенциала внеземного реголита в активации свертывания крови, что является первым шагом к оценке его способности безопасно контролировать кровотечение при травмах у людей. Хотя другие земные силикатные материалы уже широко используются для контроля кровотечений на Земле, внеземные силикаты отличаются тем, что образуются в безводных и неорганических условиях, что приводит к различным химическим и минералогическим составам и физическим свойствам. Наше исследование уточняет гемостатический потенциал силикатов, обнаруженных во внеземной среде, что более актуально для оказания помощи при травмах в космосе.

ETRS с Луны и Марса активировали свертывание крови зависимым от FXII образом, что было проверено в 3 дополнительных анализах. В анализе мутности свертывания ETRS значительно сократили время свертывания крови зависимым от FXII образом. Все 4 ETRS вели себя аналогично каолиниту, при этом высокоглинистый марсианский имитатор CSM-MGS-1C показал несколько лучшие результаты, чем лунные имитаторы и CSM-MGS-1.

Аналогично, анализ генерации тромбина показал тенденции, сопоставимые с результатами анализа мутности. Все 4 имитатора реголита значительно сократили время до генерации тромбина, как и каолинит. В этом анализе вместо использования плазмы с дефицитом FXII, FXIIa был непосредственно ингибирован с помощью CTI, который также использовался в хромогенном анализе активности FXIIa в плазме. Хромогенный анализ продемонстрировал прямое воздействие имитаторов на активность, подобную FXIIa. Все имитаторы приводили к расщеплению субстрата FXIIa, хотя CSM-MGS-1C и каолинит оказались наиболее эффективными. В совокупности эти результаты показывают, что имитаторы реголита обладают прокоагулянтным эффектом, опосредованным активацией FXII до FXIIa.

Неожиданно, как в анализе образования фибринового сгустка, так и в анализе генерации тромбина, многие образцы, особенно CSM-MGS-1C и филлосиликаты, ускоряли свертывание и генерацию тромбина как в плазме, иммунодеплеции которой FXII, так и в плазме, ингибированной FXIIa, с помощью CTI. Эта активация может быть связана с остаточным FXII в образцах иммунодеплеции плазмы. Кроме того, генерация тромбина, наблюдаемая в плазме, ингибированной FXIIa, предполагает, что силикаты могут напрямую активировать другие факторы свертывания крови. Эти результаты подчеркивают потенциал внеземного реголита как активатора свертывания крови. Необходимы дальнейшие исследования для определения точных механизмов, лежащих в основе этих взаимодействий, и для подтверждения роли силикатов в свертывании крови помимо активации FXII.

Результаты, полученные на модели пункции печени свиньи, демонстрируют, что прокоагулянтные эффекты, наблюдаемые in vitro, также применимы in vivo. Применение имитатора метеорита NWA-869 значительно увеличило время свертывания крови в ранах и уменьшило кровопотерю по сравнению с обычной марлей. Хотя имитаторы марсианского и лунного метеоритов не достигли статистической значимости — как и хондритовый метеорит NWA-869 по сравнению с обычной марлей — оба показали признаки эффективного гемостаза и уменьшения кровопотери. Почти во всех ранах (22/24) был достигнут гемостаз при применении ETRS, тогда как в большинстве ран, обработанных только обычной марлей, гемостаз не был достигнут. Высокая вариабельность кровопотери в контрольной группе указывает на то, что наше исследование было недостаточно мощным для выявления статистически значимых различий с менее эффективными имитаторами, что является ограничением этого пилотного исследования на свиньях.

В целом, результаты демонстрируют потенциальную роль подготовки гемостатических материалов in situ в космосе. На Земле почва требует стерилизации для предотвращения попадания бактерий в полости тела и раны. Однако это не является проблемой, учитывая, что на Луне, Марсе и астероидах не было обнаружено патогенов, и стерилизация не потребуется. Тем не менее, лунная пыль обладает высокой абразивностью и может быть обработана механическим перемешиванием или измельчением для получения порошка, подобного тому, который использовался в данном исследовании. Предпочтительнее использовать порошкообразный реголит, поскольку его большая площадь поверхности будет способствовать более интенсивному свертыванию.

В качестве потенциального применения реголит можно пропитать хлопчатобумажную или полиэстеровую марлю с Земли; в более срочных случаях неотложной хирургической помощи его можно просто вылить на раны и зафиксировать обычной марлей, одеждой или другой тканью после снятия скафандра в герметичном жилом модуле или транспортном средстве.

В заключение, внеземной реголит потенциально может служить практическим гемостатическим материалом для будущих долгосрочных космических миссий. Хотя текущие исследования ограничивают использование внеземного реголита ситуациями, угрожающими жизни, когда другие варианты недоступны, производство медицинского оборудования на месте может уменьшить нагрузку на полезную нагрузку и будущие миссии по снабжению.

29.07.2026