Los biomateriales sintéticos pueden volverse cruciales en situaciones de trauma de emergencia

“Curar” el sangrado con plaquetas artificiales

Muchas muertes por lesiones y accidentes están vinculadas a la pérdida de sangre. Aunque no se discute tanto como el cáncer, las enfermedades cardiovasculares o genéticas, este es un segmento de la medicina que puede beneficiarse enormemente de tecnología más avanzada para salvar vidas.

En el tratamiento actual de urgencias, a menudo se requiere la transfusión de plaquetas, las células responsables de la coagulación, para controlar el sangrado.

El modo en que funcionan las plaquetas es respondiendo a una señal enviada por el cuerpo al lesionarse, haciendo que las plaquetas viajen al sitio de la lesión. Una vez allí, las plaquetas se agrupan para formar un coágulo que ayuda a detener el sangrado.

Fuente: Byjus

El coágulo en sí se forma por la aglomeración de plaquetas y fibrina, una proteína fibrosa presente en el torrente sanguíneo. Todo el proceso también está mediado por no menos de 13 diferentes factores de coagulación.

Fuente: Plaquetas.

Sin embargo, el problema es que el almacenamiento de transfusiones de plaquetas es difícil, lo que reduce su utilidad en un entorno prehospitalario. Entre los problemas se encuentran disponibilidad limitada de donantes, portabilidad y almacenamiento difíciles, alto riesgo de contaminación bacteriana y vida útil muy corta (~5-7 días).

Las plaquetas siguen siendo la “frontera final” de la transfusión de componentes sanguíneos en el entorno prehospitalario, y los datos que respaldan mejores resultados con transfusión temprana de plaquetas en hemorragia masiva apoyan firmemente la razón para avanzar la transfusión de plaquetas junto con PRBCs y plasma.

Plaquetas artificiales bioinspiradas: pasado, presente y futuro.

El sangrado de una lesión traumática nunca dejará de ser peligroso, sin importar los avances que logremos en genética, biología celular u órganos artificiales. Dado que el sangrado es una causa principal de muerte antes de llegar al hospital, se necesita otra solución además de la transfusión de plaquetas.

Mientras se han invertido muchos esfuerzos en mejorar el almacenamiento y la utilidad de las plaquetas naturales, las plaquetas artificiales son otra alternativa.

Aprovechando los avances en nanotecnología, este concepto podría convertirse en realidad antes de lo esperado, gracias a investigadores de North Carolina State University, University of Virginia, Duke University y Chapman University, y sus resultados publicados bajo el título “Partículas tipo plaqueta ultrasuaves detienen el sangrado en modelos de trauma de roedores y cerdos”.

Plaquetas artificiales

Se han realizado varios intentos en el pasado para desarrollar sistemas de plaquetas artificiales.

El uso de plaquetas naturales junto con sistemas artificiales ha demostrado resolver la mayoría de los problemas asociados con las plaquetas naturales. Más prometedor es el uso de nanopartículas artificiales vinculadas a proteínas o fragmentos de proteínas.

Esto es lo que los investigadores mencionados anteriormente han hecho, creando partículas sintéticas similares a plaquetas (PLPs). Fueron diseñadas usando nanogeles ultrasuaves y altamente deformables acoplados a fragmentos de anticuerpos específicos de fibrina.

El ligando que se une a la fibrina fue diseñado para dirigirse a los sitios de la herida y mejorar la formación del coágulo sanguíneo.

Las partículas de nanogel flexibles también pudieron cambiar de forma de manera similar a las plaquetas reales. Esto mejoró la estabilidad del coágulo y contribuyó a la curación.

Gran resultado, buena seguridad

In vitro, el PLP se unió selectivamente a la fibrina y mejoró la formación del coágulo.

En modelos animales (roedores y cerdos), los PLPs redujeron la pérdida de sangre sin formación de coágulos fuera del objetivo, un punto muy importante, ya que los coágulos sanguíneos no deseados pueden ser tan mortales como la pérdida de sangre. Incluso podrían causar accidentes cerebrovasculares o ataques cardíacos.

Las pérdidas de sangre se redujeron considerablemente, incluso cuando la sangre fue parcialmente reemplazada por fluidos sin factores de coagulación adecuados (“coagulopatía dilucional”).

El efecto sobre la pérdida de sangre funcionó tanto como medida preventiva como para el tratamiento inmediato después de una lesión.

Igualmente importante en cuanto al perfil de seguridad, los PLPs fueron eliminados eficientemente por los riñones, demostrando que el cuerpo puede eliminarlos de forma segura una vez que la lesión y la pérdida de sangre han pasado. Esto podría haber sido favorecido por las formas flexibles de las nanopartículas del gel.

Potencial de las plaquetas artificiales en humanos

Urgencias y trauma

La coagulación es un mecanismo biológico altamente conservado en todos los mamíferos, por lo que hay una gran probabilidad de que los PLPs que hemos discutido funcionen también en humanos.

La aplicación principal obvia de esta tecnología es en el tratamiento de emergencias, especialmente en ambulancias y kits médicos de los primeros respondedores.

La lesión traumática es la principal causa de muerte de niños y adultos menores de 45 años. Con un estimado de 31,000 estadounidenses muriendo cada año por sangrado prevenible, esta es una crisis de salud masiva que la nanotecnología podría resolver en gran medida. Especialmente si se combina con que los paramédicos transporten sangre de manera sistemática.

Fuente: Dallas News

Actividades peligrosas y militares

Al mejorar el tratamiento de lesiones, el ejército de EE. UU. redujo las tasas de mortalidad de los soldados que servían en Afganistán en casi un 50% entre 2005 y 2013.

Lo lograron con la ayuda de un torniquete (que limita el sangrado en las extremidades) y administrando sangre en el camino al hospital.

Lo suficientemente fáciles de almacenar y transportar, las plaquetas artificiales probablemente formarán parte de la mayoría de los botiquines de bases militares tan pronto como la tecnología se demuestre segura para los humanos.

Esta sería una aplicación donde los PLPs serían aún más vitales que en el uso civil, ya que las lesiones probablemente ocurran lejos de un hospital, y el suministro de sangre podría ser limitado en caso de intensas acciones de combate.

Hemofilia

No todos los tipos de hemofilia pueden resolverse con PLPs, ya que algunos se deben a proteínas de fibrina incorrectas. Sin embargo, esta enfermedad, caracterizada por una coagulación deficiente, podría volverse mucho menos peligrosa en algunos casos.

Incluso podría tener sentido usar PLPs de forma preventiva, siempre que el uso repetido y a largo plazo de esta tecnología haya demostrado ser seguro.

Empresas de sangre y plaquetas

Debido a que las plaquetas artificiales son una tecnología tan nueva, obviamente aún no hay ninguna empresa que las comercialice. Sin embargo, podemos suponer que las compañías que ya están en el campo de la transfusión de sangre y la producción de plaquetas tendrían la red de distribución y la experiencia para liderar esta revolución sanitaria.

1. CSL Limited (CSL.AX)

CSL es un conglomerado que vende productos biotecnológicos como productos de plasma, terapias génicas y recombinantes.

El segmento de plasma (derivado de la sangre) es CSL Behring. Con más de 340 centros de recolección de plasma en más de 100 países, la empresa controla 1/3 del mercado de plasma.  El segmento también es, de lejos, el mayor generador de ingresos del grupo CSL.

Fuente: CSL

La compañía también es una empresa farmacéutica/biotecnológica con una amplia cartera de I+D. Se centra principalmente en vacunas, hematología/sangre, respiratorio y cardiovascular. El grupo también añadió recientemente nefrología (riñones) a sus segmentos terapéuticos.

Fuente: CSL

Gracias a su liderazgo en terapias sanguíneas y recolección de plasma, CSL está bien posicionada para seguir siendo líder del segmento y estar entre las primeras en proporcionar plaquetas artificiales como un elemento adicional al kit de herramientas de atención médica de emergencia.

2. Takeda

El japonés Takeda es una compañía farmacéutica diversificada, con presencia en múltiples sectores, incluido el plasma.

Fuente: Takeda

Takeda cuenta con 230 instalaciones para recolectar plasma en EE. UU. y Europa, a través de los servicios de BioLife Plasma. Esto lo sitúa entre las 3 mayores organizaciones de plasma del mundo, con 20 marcas de productos relacionadas con este sector y 80 años de actividad.

Takeda también está muy activa en I+D, con 23 candidatos a productos en fase 3 de ensayos clínicos, siendo los dos segmentos más grandes gastrointestino e inflamación, seguidos por terapias derivadas del plasma.

Fuente: Takeda

Al igual que CSL, la experiencia de Takeda en plasma debería ayudarle a llevar las plaquetas artificiales al mercado.

También es una empresa con una estrategia extensa de asociaciones con startups innovadoras, incluida la nanotecnología, por ejemplo, nanomaterial de BioSurfaces, nanopartículas de Cour Pharmaceutical Development,  o Leon-nanodrugs MicroJet Reactor.

Por lo tanto, podría aprovechar esa experiencia en nano-diseño y fabricación para crear su propia versión de PLPs, ahora que el concepto de prueba existe.