Stabil, selvforstyrrende mikrobobler som intravenøse iltbærere

Alvorlig iltmangel fører til sidst til hjertestop. Hvis blodets iltindhold ikke hurtigt kan genetableres, patienten kan dø inden for få minutter. I journalen Angewandte Chemie , Amerikanske forskere har introduceret luftfyldte mikrobobler, der kunne bruges som en intravenøs iltbærer for at øge overlevelsesraten for sådanne patienter. Fordi de hurtigt opløses i blod, risikoen for emboli er minimal.

Uanset om det skyldes en svømmeulykke, et stykke mad i luftrøret, et astmaanfald, kighoste, eller hjertesvigt:Alene i USA, omkring 100, 000 indlagte patienter dør hvert år af hjertestop som følge af asfyksi. Mikroboblerne udviklet af forskere, der arbejder med Brian D. Polizzotti og John N. Kheir ved Boston Children's Hospital og Harvard University (Boston, Massachusetts, USA) kan muligvis redde mange, fordi de giver lægerne lidt tid til at afhjælpe årsagen til iltsvindet eller til at udføre en trakeotomi for at genetablere luftstrømmen.

Ideen om at bruge mikrobobler som en måde at transportere stoffer på, såsom medicin eller kontrastmidler, er ikke ny. Imidlertid, deres intravenøse injektion indebar altid en høj risiko for livstruende lungeemboli, fordi de forblev i blodet for længe. Andre problemer omfattede lav stabilitet, komponenter, der ikke kunne nedbrydes, og dårlig kontrol over morfologi og størrelse.

De nye mikrobobler har ikke disse ulemper. Deres succes skyldes en særlig produktionsmetode, der involverer nanofældning af biokompatible polymerer i grænsefladen mellem luft og væske. Udgangsmaterialet er dextran, en forgrenet polymer lavet af glukoseenheder. Funktionelle grupper såsom syrer er bundet for at give polymeren overfladeaktive egenskaber. Når polymeren er opløst i et organisk opløsningsmiddel og vand, hvori det ikke er opløseligt, tilføjes, det danner miceller. Homogenisering med luft danner et skum indeholdende luftbobler omgivet af miceller. Når der tilsættes mere vand, flere og flere miceller samles. Disse danner faste nanoaggregater, der danner en skal omkring luftboblen.

Når disse mikrobobler tilsættes blod, dens pH-værdi gør, at syregrupperne danner ladede COO-grupper. Dette tillader vand at trænge ind i skallen og frigive ilten. Den elektrostatiske frastødning mellem ladningerne får skallerne til at falde fra hinanden, og komponenterne opløses fuldstændigt.

Forskerne blokerede luftvejene hos gnavere for at fremkalde asfyksielt hjertestop. Efter 10 minutter, de fjernede blokeringen for at simulere en læge, der genetablerede luftvejene. Mens alle dyrene i kontrolgruppen døde, den hurtige og gentagne injektion af mikroboblerne under hjertestop reddede alle dyr. Der var ingen tegn på emboli. Sammenligning med andre iltbærere viste også, at de selvforstyrrende mikrobobler var den eneste metode, hvormed gnavere var i stand til at modtage store mængder ilt. op til 12 ml uden komplikationer.