(Phys.org) — Het stoppen van de vrije bloedstroom van een verwonding blijft een heilige graal van de klinische geneeskunde. Het beheersen van de bloedstroom is in veel situaties een primaire zorg en eerste verdedigingslinie voor patiënten en medisch personeel. van traumatisch letsel tot ziekte tot operatie. Als de controle niet binnen de eerste paar minuten na een bloeding wordt bereikt, verdere behandeling en genezing zijn onmogelijk.

Bij UC Santa Barbara, onderzoekers van het departement Chemische Technologie en het Centrum voor Bio-engineering (CBE) hebben zich tot de eigen mechanismen van het menselijk lichaam gewend voor inspiratie bij het omgaan met het noodzakelijke en gecompliceerde proces van stolling. Door nanodeeltjes te maken die de vorm nabootsen, flexibiliteit en oppervlaktebiologie van de lichaamseigen bloedplaatjes, ze zijn in staat om natuurlijke genezingsprocessen te versnellen en tegelijkertijd de deur te openen naar therapieën en behandelingen die kunnen worden aangepast aan de specifieke behoeften van de patiënt.

"Dit is een belangrijke mijlpaal in de ontwikkeling van synthetische bloedplaatjes, evenals bij gerichte medicijnafgifte, " zei Samir Mitragotri, CBE directeur, die gespecialiseerd is in gerichte therapietechnologieën. Resultaten van de bevindingen van de onderzoekers verschijnen in het huidige nummer van het tijdschrift ACS Nano .

Het proces van coagulatie is bekend bij iedereen die zelfs maar de kleinste verwondingen heeft opgelopen, zoals een schaafwond of snee in papier. Bloed stroomt naar de plaats van de verwonding, en binnen enkele minuten stopt de stroom als zich een plug vormt op de locatie. Het weefsel onder en rond de plug werkt om zichzelf weer aan elkaar te breien en uiteindelijk verdwijnt de plug.

Maar wat we niet zien is de stollingscascade, de reeks signalen en andere factoren die de bloedstolling bevorderen en de overgang mogelijk maken tussen een vrij stromende vloeistof op de plaats en een stroperige substantie die helende factoren voor de verwonding brengt. Coagulatie is eigenlijk een choreografie van verschillende stoffen, tot de belangrijkste behoren bloedplaatjes, het bloedbestanddeel dat zich ophoopt op de plaats van de wond om de eerste plug te vormen.

"Terwijl deze bloedplaatjes in ons bloed stromen, ze zijn relatief inert, " zei afgestudeerde student-onderzoeker Aaron Anselmo, hoofdauteur van het artikel. Zodra zich een blessure voordoet, echter, de bloedplaatjes, vanwege de fysica van hun vorm en hun reactie op chemische stimuli, verplaatsen van de hoofdstroom naar de zijkant van de bloedvatwand en samenkomen, binden aan de plaats van het letsel en aan elkaar. Terwijl ze dat doen, de bloedplaatjes geven chemicaliën af die andere bloedplaatjes naar de site "roepen", uiteindelijk de wond dichtstoppen.

Maar wat gebeurt er als de blessure te ernstig is, of de patiënt slikt antistollingsmedicatie, of anderszins is aangetast in zijn of haar vermogen om een ​​stolsel te vormen, zelfs voor een bescheiden of lichte blessure?

Dat is waar bloedplaatjesachtige nanodeeltjes (PLN's) binnenkomen. Deze kleine, bloedplaatjesvormige deeltjes die zich net als hun menselijke tegenhangers gedragen, kunnen aan de bloedstroom worden toegevoegd om de eigen natuurlijke bloedplaatjesvoorziening van de patiënt te voorzien of te vergroten, het afremmen van de bloedstroom en het initiëren van het genezingsproces, terwijl artsen en andere zorgverleners de noodzakelijke behandeling kunnen starten of voortzetten. Noodsituaties kunnen sneller onder controle worden gebracht, verwondingen kunnen sneller genezen en patiënten kunnen herstellen met minder complicaties.

"We waren in feite in staat om de bloedingstijd met 65 procent te verminderen in vergelijking met geen behandeling, ' zei Anselmo.

Volgens Mitragotri, de sleutel ligt in de nabootsing van het echte werk door de PLN's. Door de vorm en flexibiliteit van natuurlijke bloedplaatjes na te bootsen, PLN's kunnen ook naar de plaats van de verwonding stromen en daar samenkomen. Met oppervlakken die gefunctionaliseerd zijn met dezelfde biochemische motieven als in hun menselijke tegenhangers, deze PLN's kunnen ook andere bloedplaatjes naar de site oproepen en eraan binden, vergroot de kans op het vormen van die essentiële plug. In aanvulling, en heel belangrijk, deze bloedplaatjes zijn ontworpen om in het bloed op te lossen nadat hun bruikbaarheid is opgebruikt. Dit minimaliseert complicaties die kunnen voortvloeien uit hemostatische noodprocedures.

"Het ding met hemostatica is dat je in de juiste mate moet ingrijpen, " zei Mitragotri. "Als je te veel doet, je zorgt voor problemen. Als je te weinig doet, je veroorzaakt problemen."

Met deze synthetische bloedplaatjes kunnen de onderzoekers ook de natuur verbeteren. Volgens het onderzoek van Anselmo, voor dezelfde oppervlakte-eigenschappen en vorm, deeltjes op nanoschaal kunnen zelfs beter presteren dan bloedplaatjes ter grootte van een micron. Aanvullend, deze technologie maakt het mogelijk om de deeltjes aan te passen met andere therapeutische stoffen - medicijnen, therapieën en dergelijke - die patiënten met specifieke aandoeningen nodig kunnen hebben.

"Deze technologie kan een overvloed aan klinische uitdagingen aangaan, " zei Dr. Scott Hammond, directeur van de Translational Medicine Research Laboratories van UCSB. "Een van de grootste uitdagingen in de klinische geneeskunde op dit moment - die ook veel geld kost - is dat we langer leven en dat mensen meer kans hebben op bloedverdunners. Wanneer een oudere patiënt zich presenteert in een kliniek, het is een enorme uitdaging omdat je geen idee hebt wat hun geschiedenis is en je misschien een interventie nodig hebt."

Met optimaliseerbare PLN's, artsen zouden een fijnere balans kunnen vinden tussen antistollingstherapie en wondgenezing bij oudere patiënten, door nanodeeltjes te gebruiken die zich kunnen richten op de plaats waar zich stolsels vormen zonder ongewenste bloedingen te veroorzaken. Bij andere toepassingen, door bloed overgedragen ziekteverwekkers en andere infectieuze agentia kunnen worden geminimaliseerd met nanodeeltjes die antibiotica bevatten. Er zouden deeltjes kunnen worden gemaakt om aan bepaalde vereisten te voldoen om naar bepaalde delen van het lichaam te reizen - door de bloed-hersenbarrière, bijvoorbeeld - voor betere diagnostiek en echt gerichte therapieën.

Aanvullend, volgens de onderzoekers deze synthetische bloedplaatjes kosten relatief minder, en hebben een langere houdbaarheid dan menselijke bloedplaatjes - een voordeel in tijden van wijdverbreide noodsituaties of rampen, wanneer de behoefte aan deze bloedbestanddelen het grootst is en de mogelijkheid om ze ter plaatse op te slaan essentieel is.