Form af ting, der kommer i blodplademimik

Kunstige blodpladeefterligninger udviklet af et forskerhold fra Case Western Reserve University og University of California, Santa Barbara, er i stand til at standse blødninger i musemodeller 65 procent hurtigere, end naturen kan alene.

For første gang, forskerne har været i stand til integreret at efterligne formen, størrelse, fleksibilitet og overfladekemi af ægte blodplader på albuminbaserede partikelplatforme. Forskerne mener, at disse fire designfaktorer tilsammen er vigtige for at få blodpropper til at dannes hurtigere selektivt på vaskulære skadesteder, mens de forhindrer skadelige blodpropper i at dannes vilkårligt andre steder i kroppen.

Den nye teknologi, rapporteret i journalen ACS Nano , er rettet mod at dæmme op for blødning hos patienter, der lider af traumatisk skade, gennemgår operationer eller lider af koagulationsforstyrrelser på grund af blodpladedefekter eller mangel på blodplader. Yderligere, teknologien kan bruges til at levere lægemidler til målsteder hos patienter, der lider af åreforkalkning, trombose eller andre blodplade-involverede patologiske tilstande.

Anirban Sen Gupta, en lektor i biomedicinsk teknik ved Case Western Reserve, tidligere designet peptidbaserede overfladekemier, der efterligner de koagulationsrelevante aktiviteter af rigtige blodplader. Med udgangspunkt i dette arbejde, Sen Gupta fokuserer nu på at inkorporere morfologiske og mekaniske signaler, der er naturligt til stede i blodplader for yderligere at forfine designet.

"Morfologiske og mekaniske faktorer påvirker margineringen af ​​naturlige blodplader til blodkarvæggen, og kun når de er tæt på væggen, kan de kritiske koaguleringsfremmende kemiske interaktioner finde sted, " han sagde.

Disse naturlige signaler motiverede Sen Gupta til at slå sig sammen med Samir Mitragotri, en professor i kemiteknik ved UC Santa Barbara, hvis laboratorium for nylig har udviklet albumin-baserede teknologier til at lave partikler, der efterligner røde blodlegemers og blodpladers geometri og mekaniske egenskaber.

Sammen, holdet har udviklet kunstige blodpladelignende nanopartikler (PLN'er), der kombinerer morfologiske, naturlige blodpladers mekaniske og overfladekemiske egenskaber.

Forskerne mener, at dette raffinerede design vil være i stand til at simulere naturlige blodpladers evne til at kollidere effektivt med større og blødere røde blodlegemer i systemisk blodgennemstrømning. Kollisionerne forårsager marginering - skubber blodpladerne ud af hovedstrømmen og tættere på blodkarvæggen - hvilket øger sandsynligheden for at interagere med et skadested.

Overfladebelægningerne gør det muligt for de kunstige blodplader at forankre til skadestedsspecifikke proteiner, von Willebrand Faktor og kollagen, samtidig med at de naturlige og kunstige blodplader samles hurtigere på skadestedet.

Test i musemodeller viste, at intravenøs injektion af disse kunstige blodplader dannede blodpropper på skadesstedet tre gange hurtigere end naturlige blodplader alene i kontrolmus.

Evnen til at interagere selektivt med skadestedsproteiner, samt evnen til at forblive mekanisk fleksibel som naturlige blodplader, gør det muligt for disse kunstige blodplader at køre sikkert gennem de mindste blodkar uden at forårsage uønskede blodpropper.

Albumin, et protein, der findes i blodserum og æg, bruges allerede sammen med kræftmedicin og betragtes som et sikkert materiale. Kunstige blodplader, der ikke bliver involveret i en blodprop og fortsætter med at cirkulere, metaboliseres inden for en til to dage.

Forskerne mener, at det nye kunstige blodpladedesign kan være endnu mere effektivt i større volumen blodstrømme, hvor marginationen til blodkarvæggen er mere fremtrædende. De forventer snart at begynde at teste disse muligheder.

Denne forskning blev tidligere finansieret af American Heart Association og er i øjeblikket finansieret af National Institutes of Health.

Ud over at dæmme blødninger, Sen Gupta mener, at teknologien også kan være nyttig til at levere blodpropper, der sprænger medicin direkte til blodpropper, at behandle hjerteanfald eller slagtilfælde uden at skulle systemisk suspendere kroppens koagulationsmekanisme. De kunstige blodplader kan også bruges til at levere kræftmedicin til metastaserende tumorer, der har høje blodpladeinteraktioner. Sen Gupta søger tilskud til at forfølge dette arbejde.