logo

Пользовательского поиска

Tuesday 20th of February 2018

Синтезированы наночастицы, имитирующие свойства человеческих тромбоцитов

Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - Нанотехнологии в медицине и биологии
Автор: Administrator   
16.11.2014 22:53

 

2

(Peter Allen illustration)


Быстрая остановка кровотечения из раны остается Святым Граалем клинической медицины. Контроль над кровотоком является задачей огромной важности и первой линией обороны как для пациентов, так и для врачей во многих ситуациях – от травм до целого ряда заболеваний и хирургии. Если кровотечение не удается остановить в течение первых нескольких минут, дальнейшие действия медиков фактически теряют смысл.


В поисках способов контроля над сложным процессом коагуляции крови ученые Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (University of California – Santa Barbara), представляющие кафедру химической инженерии и Центр биоинженерии (Center for Bioengineering, CBE), обратились к механизмам тромбообразования, работающим в самом человеческом организме. Создав наночастицы, имитирующие форму, гибкость и поверхностную биологию собственных тромбоцитов организма, они смогли ускорить естественные процессы восстановления сосудов, а также открыли путь к персонализированным методам лечения, адаптированным к потребностям конкретного пациента.

«Это важная веха в разработке синтетических тромбоцитов, а также в адресной доставке лекарств», - говорит профессор Самир Митраготри (Samir Mitragotri), PhD, директор CBE, специализирующийся на технологиях таргетной терапии. Результаты его последней работы опубликованы в журнале ACS Nano.

Процесс коагуляции хорошо знаком всем, кто получал даже незначительные травмы – царапины или порезы. Кровь устремляется к месту повреждения сосуда, и в течение нескольких минут кровотечение останавливается в результате образования тромба. Выполнив свою функцию, тромб через некоторое время растворяется.

Профессор Самир Митраготри (Samir Mitragotri), PhD, директор Центра биоинженерии UCSB.

 

Профессор Самир Митраготри (Samir Mitragotri), PhD, директор Центра биоинженерии UCSB. (Фото: Chemical Engineering UCSB)

 

 

 

Но то, чего мы не видим, это каскад последовательных этапов свертывания крови – серия биохимических сигналов, способствующих тромбообразованию. Коагуляция, по сути, представляет собой сложную хореографию различных веществ и клеток, к числу наиболее важных из которых относятся тромбоциты, накапливающиеся на месте повреждения сосуда и формирующие начальный кровяной сгусток.

«Пока тромбоциты находятся в кровотоке, они относительно инертны», - объясняет ведущий автор исследования Аарон Анселмо (Aaron Anselmo), PhD. Однако при травме – благодаря физике их формы и ответу на химические стимулы – они устремляются к стенке кровеносного сосуда и скапливаются там, взаимодействуя с местом повреждения и друг с другом. При этом тромбоциты высвобождают химические вещества, привлекающие к месту травмы другие тромбоциты, закупоривая, в конечном итоге, рану.

Но что происходит, если травма слишком тяжела, если пациент вынужден принимать антикоагулянты или если по какой-либо другой причине у него снижена способность к тромбообразованию, что проявляется даже при незначительной травме?

В этих ситуациях как раз и могут прийти на помощь выполняющие функцию тромбоцитов наночастицы (platelet-like nanoparticles, PLNs). Эти мельчайшие пластинчатой формы частицы, которые ведут себя так же, как и их естественные аналоги, можно вводить в кровь, чтобы пополнить собственный запас тромбоцитов пациента, останавливая тем самым кровотечение и инициируя процесс заживления. Это позволит врачам начать или продолжить необходимое лечение. Теперь неотложные состояния могут быть взяты под более эффективный контроль, травмы могут быть залечены быстрее и пациенты смогут восстановиться с меньшим количеством осложнений.

Слева направо: Аарон Анселмо (Aaron Anselmo), Самир Митраготри (Samir Mitragotri), Стефано Менегатти (Stefano Menegatti) и Сунни Кумар (Sunny Kumar).

 

Слева направо: Аарон Анселмо (Aaron Anselmo), Самир Митраготри (Samir Mitragotri), Стефано Менегатти (Stefano Menegatti) и Сунни Кумар (Sunny Kumar). (Фото: Sonia Fernandez)

 

 

 

 

 

«Мы действительно можем снизить время кровотечения на 65 процентов…», - комментирует доктор Ансельмо.

По словам профессора Митраготри, ключ к достигнутому им и его коллегами успеху состоял в имитации реального процесса тромбообразования. Имитируя форму и пластичность природных тромбоцитов, PLNs могут поступать к месту повреждения и скапливаться там. Более того, обладая поверхностью, функционализированной теми же биохимическими мотивами, что и их природные человеческие аналоги, PLNs привлекают к месту травмы другие тромбоциты и связываются с ними, увеличивая вероятность образования жизненно необходимого кровяного сгустка. Кроме того, и это очень важно, синтетические тромбоциты сконструированы таким образом, что растворяются в крови, когда исчезает необходимость в их присутствии. Это сводит к минимуму осложнения, которые могут возникнуть в ходе проведения неотложного гемостаза.

«Дело в том, что кровоостанавливающие препараты нужно вводить в должном количестве», - объясняет профессор Митраготри. «Введение как слишком большого, так и слишком малого их количества приведет к проблемам».

По словам доктора Анселмо, при аналогичных свойствах поверхности и форме, наноразмерные частицы могут работать даже лучше тромбоцитов, размер которых измеряется в микронах. Кроме того, эта технология позволяет адаптировать PLNs к другим терапевтическим агентам, необходимым пациентам с тем или иным заболеванием.

Тромбоциты обладают врожденной способность накапливаться у сосудистой стенки и специфически взаимодействовать с местом травмы сосуда. Эти функции тромбоцитов опосредованы их формой, гибкостью и сложными поверхностными взаимодействиями. Американские инженеры-химики и биоинженеры разработали наночастицы, выполняющие функции, аналогичные функциям природных тромбоцитов, включая направленную к месту повреждения сосуда маргинацию, сайт-специфическую адгезию и усиление сайт-специфической агрегации. Эти наночастицы (platelet-like nanoparticles, PLNs) имитируют четыре основные характеристики тромбоцитов: дисковидную морфологию, механическую гибкость, биохимически и биофизически опосредованную агрегацию и гетеромультивалентную презентацию лигандов, опосредующих как адгезию к фактору Виллебранда и коллагену, так и специфическое образование кластеров с активированными тромбоцитами. PLNs демонстрируют усиленное поверхностное связывание по сравнению со сферическими и жесткими дисковидными аналогами, а также свойства сайт-селективный адгезии и агрегации тромбоцитов в условиях физиологического кровотока in vitro. Исследования in vivo на мышиной модели показали, что PLNs накапливаются на месте повреждения и вызывают снижение времени кровотечения (~ 65%), эффективно имитируя и улучшая гемостатические функции природных тромбоцитов.

 

Тромбоциты обладают врожденной способность накапливаться у сосудистой стенки и специфически взаимодействовать с местом травмы сосуда. Эти функции тромбоцитов опосредованы их формой, гибкостью и сложными поверхностными взаимодействиями. Американские инженеры-химики и биоинженеры разработали наночастицы, выполняющие функции, аналогичные функциям природных тромбоцитов, включая направленную к месту повреждения сосуда маргинацию, сайт-специфическую адгезию и усиление сайт-специфической агрегации. Эти наночастицы (platelet-like nanoparticles, PLNs) имитируют четыре основные характеристики тромбоцитов: дисковидную морфологию, механическую гибкость, биохимически и биофизически опосредованную агрегацию и гетеромультивалентную презентацию лигандов, опосредующих как адгезию к фактору Виллебранда и коллагену, так и специфическое образование кластеров с активированными тромбоцитами. PLNs демонстрируют усиленное поверхностное связывание по сравнению со сферическими и жесткими дисковидными аналогами, а также свойства сайт-селективный адгезии и агрегации тромбоцитов в условиях физиологического кровотока in vitro. Исследования in vivo на мышиной модели показали, что PLNs накапливаются на месте повреждения и вызывают снижение времени кровотечения (~ 65%), эффективно имитируя и улучшая гемостатические функции природных тромбоцитов. (Рис. ACS Nano)


«Эта технология может решить множество клинических проблем», - считает доктор Скотт Хэммонд (Scott Hammond), директор Translational Medicine Research Laboratories UCSB. «Сегодня одна из самых больших проблем в клинической медицине, – и она очень дорого обходится, – состоит в том, что мы живем дольше, и люди, с большой вероятностью, оказываются, в конце концов, на препаратах для разжижения крови. Если в клинику поступает пожилой пациент, это огромная проблема, потому что вы понятия не имеете, какова история его болезни, и от вас, возможно, потребуется принятие оперативных мер».

С оптимизируемыми PLNs, мишенями которых являются места образования тромбов, врачи смогут поддерживать тонкий баланс между антикоагулянтной терапией и заживлением ран у пожилых пациентов, не вызывая нежелательных кровотечений. В других случаях несущие антибиотики наночастицы смогут нейтрализовать передающиеся с кровью патогены и другие инфекционные агенты. Для более достоверной диагностики и действительно адресной терапии наночастицы могут быть сконструированы так, что будут попадать в определенные части тела – например, в головной мозг, проходя через гематоэнцефалический барьер.

Кроме того, по мнению исследователей, созданные ими синтетические PLNs дешевле и имеют более длительный срок хранения, чем природные человеческие тромбоциты, – большое преимущество в ситуациях срочной необходимости в этом компоненте крови. Возможность хранить их дольше в этих случаях имеет существенное значение.

В ближайшее время биоинженеры планируют выяснить, насколько технология и синтез PLNs соответствуют возможности их производства в промышленных масштабах, а также заняться рядом практических вопросов, связанных с переводом этой технологии из лаборатории в клинику, в частности, производством, хранением, стерильностью и стабильностью синтетических тромбоцитов. Кроме того, они готовятся к доклиническим и клиническим испытаниям своей разработки.

 

 

По материалам

Bio-Inspired Bleeding Control

 

Оригинальная статья:

Aaron C. Anselmo, Christa Lynn Modery-Pawlowski, Stefano Menegatti, Sunny Kumar, Douglas R. Vogus, Lewis L. Tian, Ming Chen, Todd M. Squires, Anirban Sen Gupta, Samir Mitragotri. Platelet-like Nanoparticles: Mimicking Shape, Flexibility, and Surface Biology of Platelets To Target Vascular Injuries

 

© «Синтезированы наночастицы, имитирующие свойства человеческих тромбоцитов». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на страницу Нанотехнологии в медицине и биологии. Письменное разрешение обязательно.

 

 

Related Articles:
 
OZON.ru

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday544
mod_vvisit_counterYesterday900
mod_vvisit_counterThis week2018
mod_vvisit_counterLast week4262
mod_vvisit_counterThis month11560
mod_vvisit_counterLast month16243
mod_vvisit_counterAll days3932916

We have: 42 guests, 3 bots online
Your IP: 54.221.17.234
 , 
Today: Фев 20, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.