Nabootsingen van kunstmatige bloedplaatjes ontwikkeld door een onderzoeksteam van Case Western Reserve University en University of California, Santa Barbara, zijn in staat om bloedingen in muismodellen 65 procent sneller te stoppen dan de natuur alleen kan.

Voor de eerste keer, de onderzoekers hebben de vorm geïntegreerd kunnen nabootsen, maat, flexibiliteit en oppervlaktechemie van echte bloedplaatjes op op albumine gebaseerde deeltjesplatforms. De onderzoekers zijn van mening dat deze vier ontwerpfactoren samen belangrijk zijn bij het induceren van stolsels om sneller selectief te vormen op plaatsen van vasculaire letsels, terwijl wordt voorkomen dat schadelijke stolsels willekeurig elders in het lichaam worden gevormd.

De nieuwe technologie, gerapporteerd in het journaal ACS Nano , is gericht op het stoppen van bloedingen bij patiënten die lijden aan traumatisch letsel, operaties ondergaan of lijden aan stollingsstoornissen door bloedplaatjesdefecten of een gebrek aan bloedplaatjes. Verder, de technologie kan worden gebruikt om medicijnen af ​​te leveren aan doellocaties bij patiënten die lijden aan atherosclerose, trombose of andere pathologische aandoeningen die met bloedplaatjes te maken hebben.

Anirban Sen Gupta, een universitair hoofddocent biomedische technologie bij Case Western Reserve, eerder ontworpen op peptiden gebaseerde oppervlaktechemie die de stolselrelevante activiteiten van echte bloedplaatjes nabootst. Voortbouwend op dit werk, Sen Gupta richt zich nu op het opnemen van morfologische en mechanische aanwijzingen die van nature aanwezig zijn in bloedplaatjes om het ontwerp verder te verfijnen.

"Morfologische en mechanische factoren beïnvloeden de marge van natuurlijke bloedplaatjes aan de bloedvatwand, en alleen wanneer ze zich in de buurt van de muur bevinden, kunnen de kritische klonterbevorderende chemische interacties plaatsvinden, " hij zei.

Deze natuurlijke signalen motiveerden Sen Gupta om samen te werken met Samir Mitragotri, een professor in chemische technologie aan de UC Santa Barbara, wiens laboratorium onlangs op albumine gebaseerde technologieën heeft ontwikkeld om deeltjes te maken die de geometrie en mechanische eigenschappen van rode bloedcellen en bloedplaatjes nabootsen.

Samen, het team heeft kunstmatige bloedplaatjesachtige nanodeeltjes (PLN's) ontwikkeld die morfologische, mechanische en oppervlaktechemische eigenschappen van natuurlijke bloedplaatjes.

De onderzoekers geloven dat dit verfijnde ontwerp in staat zal zijn om het vermogen van natuurlijke bloedplaatjes om effectief te botsen met grotere en zachtere rode bloedcellen in de systemische bloedstroom te simuleren. De botsingen veroorzaken marginatie - waardoor de bloedplaatjes uit de hoofdstroom en dichter bij de bloedvatwand worden geduwd - waardoor de kans op interactie met een verwondingsplaats toeneemt.

De oppervlaktecoatings zorgen ervoor dat de kunstmatige bloedplaatjes zich kunnen verankeren aan letselspecifieke eiwitten, von Willebrand Factor en collageen, terwijl de natuurlijke en kunstmatige bloedplaatjes sneller aggregeren op de plaats van de verwonding.

Testen in muismodellen toonden aan dat intraveneuze injectie van deze kunstmatige bloedplaatjes drie keer sneller stolsels vormde op de plaats van verwonding dan natuurlijke bloedplaatjes alleen bij controlemuizen.

Het vermogen om selectief te interageren met eiwitten op de plaats van de verwonding, evenals het vermogen om mechanisch flexibel te blijven zoals natuurlijke bloedplaatjes, zorgt ervoor dat deze kunstmatige bloedplaatjes veilig door de kleinste bloedvaten kunnen rijden zonder ongewenste stolsels te veroorzaken.

Albumine, een eiwit dat voorkomt in bloedserum en eieren, wordt al gebruikt met geneesmiddelen tegen kanker en wordt als een veilig materiaal beschouwd. Kunstmatige bloedplaatjes die niet betrokken raken bij een stolsel en blijven circuleren, worden binnen één tot twee dagen gemetaboliseerd.

De onderzoekers zijn van mening dat het nieuwe ontwerp van kunstmatige bloedplaatjes nog effectiever kan zijn bij bloedstromen met grotere volumes, waarbij de marge naar de bloedvatwand prominenter is. Ze verwachten binnenkort te beginnen met het testen van die mogelijkheden.

Dit onderzoek werd eerder gefinancierd door de American Heart Association en wordt momenteel gefinancierd door de National Institutes of Health.

Naast het stoppen van bloedingen, Sen Gupta is van mening dat de technologie ook nuttig kan zijn bij het rechtstreeks afleveren van stollingsremmende medicijnen aan stolsels, om een ​​hartaanval of beroerte te behandelen zonder het stollingsmechanisme van het lichaam systemisch te moeten onderbreken. De kunstmatige bloedplaatjes kunnen ook worden gebruikt om geneesmiddelen tegen kanker af te geven aan uitgezaaide tumoren met hoge bloedplaatjesinteracties. Sen Gupta zoekt subsidies om dat werk voort te zetten.