Созданы синтетические тромбоциты для быстрой остановки кровотечений

Остановка кровотечений при травмах остается одной из самых серьезных проблем современной клинической медицины.

Эффективный контроль кровотечений – это первая линия защиты для пациентов во многих ситуациях, в том числе при хирургических операциях.

Если кровотечение не удается остановить в первые минуты, то жизнь больного может оказаться под угрозой.

Исследователи из отделения химического инжиниринга СВЕ Университета Калифорнии в Санта-Барбаре (UC Santa Barbara) создали синтетические наночастицы, которые по форме, гибкости и свойствам поверхности напоминают природные тромбоциты. Они способны активировать естественный процесс остановки кровотечения и заживления ран. Это изобретение открывает перед наукой целый мир новых возможностей.

«Это важный момент в разработке синтетических тромбоцитов и таргетной доставке лекарств», - заявил директор СВЕ Самир Митраготри (Samir Mitragotri), эксперт в области таргетной терапии. Результаты работы университетской команды были представлены в журнале ACS Nano.

Процесс свертывания крови знаком каждому человеку, который хоть раз резался об бумагу. Кровь вытекает из места разреза, но в течение пары минут кровь останавливается и формируется сгусток. Этот сгусток работает как затычка, а через несколько дней рана заживет и корочка отпадет.



Но мы не видим сложный каскад биохимических реакций, серию молекулярных сигналов, которые стоят за этим процессом. Калифорнийские ученые называют коагуляцию «хореографией различных веществ и клеток, среди которых важнейшими являются тромбоциты». Именно тромбоциты изначально стекаются к месту повреждения и начинают участвовать в этом танце, формируя сгусток.

«Хотя тромбоциты все время плавают в крови, они относительно инертные. Как только возникает повреждение, тромбоциты, благодаря своим физическим свойствам и ответу на химические стимулы, скапливаются в месте повреждения сосуда и слипаются, образуя сгусток. Они выделяют вещества, которые привлекают к месту кровотечения новые тромбоциты, и кровотечение останавливается», - поясняет Аарон Ансельмо (Aaron Anselmo), выпускник калифорнийского университета.

Но что произойдет, если повреждение слишком серьезное, пациент страдает нарушениями свертывания или принимает антикоагулянты? Вот здесь и приходят на помощь тромбоцитоподобные наночастицы (platelet-like nanoparticles, PLN). Маленькие частицы, которые ведут себя в точности как настоящие тромбоциты. Их можно ввести в кровь больного, после чего они активно начнут образовывать сгусток в месте повреждения и инициируют процесс заживления раны. Это позволит продолжить необходимое лечение. В некоторых ситуациях это спасет жизнь и поможет больному быстрее восстановиться.



«Мы уже можем уменьшить время кровотечения на 65% с помощью нового метода», - говорит Ансельмо.

Согласно данным доктора Митраготри, изюминка уникальных наночастиц в их сходстве с настоящими тромбоцитами. Имитируя форму и физические свойства тромбоцитов, PLN легко проникают в место разрыва сосуда и выполняют их функцию. Поверхности наночастиц выполнены таким образом, что природные биохимические механизмы взаимодействуют с ними как с родными. Очень важно, что PLN способны растворяться после выполнения своей задачи. Это минимизирует риск осложнений, которые наблюдаются при остановке кровотечений.

«Проблема с кровоостанавливающими агентами в том, что вы должны ввести оптимальное количество. Если вы переборщите, ждите проблем. Если вы дадите недостаточную дозу - то же самое», - говорит Митраготри.

Синтетические тромбоциты позволяют исследователям «улучшить природу». Согласно результатам опытов Ансельмо, благодаря таким же свойствам поверхности, наночастицы могут действовать даже лучше, чем их гораздо более крупные природные прототипы. Кроме того, технология позволяет совместить наночастицы с другими терапевтическими агентами – лекарствами, мечеными молекулами и др.

«Данная технология может решить массу клинических задач. Одна из самых важных задач медицины прямо сейчас, которая стоит нам уйму денег – это все более широкое применение антикоагулянтов, вызывающих серьезные побочные эффекты. Человек живет дольше, поэтому растет вероятность, что он закончит жизнь на антикоагулянтах. Когда такой пациент поступает в клинику, врач может не знать о препарате», - рассказывает доктор Скотт Хэммонд (Scott Hammond) директор Центра трансляционных медицинских исследований UCSB.

С этими оптимизируемыми тромбоцитоподобными наночастицами врачи смогут найти баланс между антикоагуляцией и заживлением ран у пожилых пациентов. И не только. Такие частицы могут быть носителями антибиотиков для направленного лечения инфекций. Можно сделать так, что они будут проникать через гематоэнцефалический барьер и доставлять туда вещества, необходимые для диагностики и лечения.

Если верить исследователям, то их наночастицы относительно дешевые в производстве и могут храниться гораздо дольше, чем настоящие человеческие тромбоциты. Последнее особенно важно для формирования запасов на случай катастроф, когда потребность в компонентах крови резко растет.

Дальнейшие работы над PLN должны помочь ученым упростить производство частиц, а также оценить их клиническую эффективность. Переносом технологии из лаборатории в клиническую практику будет заниматься Центр трансляционных медицинских исследований UCSB. Исследования проводятся в сотрудничестве с отделением биомедицинского инжиниринга Университета западного резерва (Case Western Reserve University) в Кливленде.