Forskere opdager, at gel reducerer arvæv efter operation hos dyr

Forskere ved Stanford University har fundet ud af, at sprøjtning af en gel på dyrs indre væv efter hjertekirurgi i høj grad reducerer sammenvoksninger, fibrøse bånd, der dannes mellem indre organer og væv. Sammenvoksninger kan forårsage alvorlige, endda dødelig, komplikationer.

Gelen, udviklet hos Stanford til at levere medicin, var langt mere effektivt end materialer til forebyggelse af adhæsion på markedet, sagde forskerne. Det så ud til at være sikkert i dyrestudiet.

"Forskellen mellem det, vi så efter at have brugt gelen, og det, vi normalt ser efter operationen, var drastisk, " sagde Joseph Woo, MD, professor og formand for kardiothoraxkirurgi og Norman E. Shumway Professor.

Et papir, der beskriver forskningen offentliggjort 7. august i Natur Biomedicinsk Teknik . Woo og Eric Appel, Ph.D., en assisterende professor i materialevidenskab og teknik, er de ledende forfattere. Lyndsay Stapleton, en kandidatstuderende i bioteknik, er hovedforfatter.

Sammenvoksninger dannes efter 95 % af operationerne. Nogle er harmløse, men efter abdominale operationer, de kan vride eller komprimere tarmene, forårsager livstruende blokeringer. Gynækologisk kirurgi kan også føre til sammenvoksninger, der forårsager infertilitet. Ved hjerteoperationer, almindeligt for dem, der er født med hjertefejl, sammenvoksninger øger risikoen for komplikationer.

Tidligere metoder, mange fiaskoer

Metoder til at forhindre sammenvoksninger – inklusive dyremembraner, plader af gummi og mineralolie - har eksisteret i mere 100 år, men de har for det meste fejlet. Nuværende adhæsionsbarrierer godkendt af Food and Drug Administration bruges sjældent; de er svære at implementere og anses for ineffektive.

Stanford-forskerne havde længe overvejet en løsning på adhæsionsproblemet. Men en dag, da Stapleton arbejdede med laboratorierotter for at udvikle en injicerbar behandling for at reducere vævsskader efter et hjerteanfald, Appel foreslog, at hun prøvede at sprøjte en polymer-nanopartikel-hydrogel på hjerterne og det omgivende væv efter operationen for at se, om det reducerede dannelsen af ​​sammenvoksninger. Uger senere, da hun opererede dyrene igen, hun så, at der ikke var dannet sammenvoksninger.

"Det var ret slående, sagde hun. Jeg tænkte, 'Åh wow, vi kunne være inde på noget her."

Forskerne besluttede at gennemføre en undersøgelse. Først, de formulerede fire yderligere geler med en række egenskaber. Derefter, efter at have fremkaldt hjerteanfald hos rotter, de inddelte tilfældigt dyrene i otte behandlingsgrupper:fem, der hver fik en anden gel, to, der modtog kommercielt tilgængelige adhæsionsbarrierer og en, der ikke modtog nogen behandling.

Fire uger senere, de rotter, der ikke havde modtaget nogen behandling eller en af ​​de to kommercielle adhæsionsbarrierer, havde dannet tætte adhæsioner:Deres hjerter var forbundet med deres brystvægge. Rotterne, der blev behandlet med to af de fem geler, havde dannet moderate til tætte adhæsioner. Rotterne behandlet med de tre andre geler klarede sig meget bedre, med meget få vedhæftninger. PNP 1:10, gelen, som Stapleton oprindeligt prøvede, fuldstændig forhindret sammenvoksninger.

Forskerne testede derefter PNP 1:10 i får, hvis hjerter ligner menneskers hjerter i størrelse og form; de fandt lignende resultater.

Som mayonnaise

PNP 1:10 var stiv nok til at holde fast, men ikke så stiv, at den løsnede sig fra organerne, sagde Appel. "Det var en slags Goldilocks sweet spot." Han sammenlignede PNP 1:10 med mayonnaise:tyk, men let smørbar. Denne egenskab gør det muligt at sprøjte det på et organ, men derefter omgående ændre dets oprindelige styrke.

Gelen har også den ideelle spænding mellem klæbrighed og glathed:"Den dækker alle de uregelmæssige overflader af hjertet, klæber til vævene, men ikke til sig selv, " sagde Woo.

Og det er fleksibelt, tillader hjertet at slå:"Gelen forhindrer ikke væv i at bevæge sig rundt, " sagde Appel. "Det giver simpelthen en fysisk barriere for at forhindre dem i at klæbe til hinanden."

PNP 1:10 opløses og absorberes af kroppen omkring to uger efter påføringen - nok tid til, at heling kan ske, sagde Appel. PNP 1:10 er ikke godkendt til brug hos patienter, men den er lavet af komponenter, som Food and Drug Administration har godkendt. Som en del af undersøgelsen forskerne testede rotterne for at se, om de viste nogen reaktion på gelen; de så ingen abnormiteter i det omgivende væv eller i blodet.

Forskerne planlægger derefter at prøve PNP 1:10 i abdominal kirurgi hos rotter. De håber at gennemføre menneskelige forsøg snart.