Synteettiset biomateriaalit voivat olla ratkaisevia hätätilanteiden traumatisissa tilanteissa

“Parantaminen” Verenvuodon hoito keinotekoisilla verihiutaleilla

Monet kuolemat vammoista ja onnettomuuksista liittyvät verenvuotoon. Vaikka tätä ei keskustella yhtä paljon kuin syöpää, sydän- ja verisuonitauteja tai perinnöllisiä sairauksia, se on lääketieteen osa-alue, joka voisi merkittävästi hyötyä kehittyneemmästä teknologiasta pelastaakseen henkiä.

Nykyisessä päivystyshoidoissa verihiutaleiden, koagulaatiosta vastaavien solujen, siirto on usein tarpeen verenvuodon hallitsemiseksi.

Verihiutaleet toimivat vastaamalla vamman kehon lähettämään signaaliin, jolloin ne kulkeutuvat vamman paikalle. Saavuttuaan ne ryhmittyvät muodostaen hyytymää, joka auttaa pysäyttämään verenvuodon.

Lähde: Byjus

Hyytymä itsessään muodostuu verihiutaleiden ja fibriniksi kutsutun verisuonissa esiintyvän kuituproteiinin agglomeraatiosta. Koko prosessia säätelevät myös vähintään 13 erilaista koagulaatiotekijää.

Lähde: Verihiutaleet.

Kuitenkin ongelmana on se, että verihiutaleiden siirron varastointi on vaikeaa, mikä vähentää sen käyttökelpoisuutta esihospitalaarisessa ympäristössä. Ongelmiin kuuluvat “rajoitettu luovuttajapula, vaikea siirrettävyys ja varastointi, korkea bakteerikontaminaatioriski sekä erittäin lyhyt säilyvyys (~5-7 päivää)“.

Verihiutaleet ovat edelleen “viimeinen raja” verikomponenttien siirrossa esihospitalaarisessa ympäristössä, ja varhaisen verihiutaleiden siirron tukemat paremmat tulokset massiivisessa verenvuodossa vahvistavat vahvasti perustelun siirtää verihiutaleiden siirto eteenpäin yhdessä punasolujen ja plasmien kanssa.

Bioinspiroituja keinotekoisia verihiutaleita: menneisyys, nykyisyys ja tulevaisuus.

Verenvuoto traumaattisesta vammasta ei koskaan lakkaa olemaan vaarallista, riippumatta siitä, mitä edistysaskeleita teemme genetiikassa, solubiologiassa tai keinotekoisissa elimissä. Koska verenvuoto on merkittävä kuolinsyy ennen sairaalaan pääsyä, tarvitaan vaihtoehto verihiutaleiden siirrolle.

Vaikka monia ponnistuksia on tehty luonnollisten verihiutaleiden varastoinnin ja käyttökelpoisuuden parantamiseksi, keinotekoiset verihiutaleet ovat toinen vaihtoehto.

Hyödyntäen nanoteknologian edistysaskeleita, tämä käsite saattaa toteutua odotettua nopeammin, kiitos tutkijoiden North Carolina State Universityssa, University of Virginian, Duke Universityn ja Chapman Universityn, ja heidän tulostensa, jotka on julkaistu otsikolla “Erittäin pehmeät verihiutaleen kaltaiset hiukkaset pysäyttävät verenvuodon jyrsijä- ja sika-malleissa”.

Keinotekoiset verihiutaleet

Useita yrityksiä on aiemmin tehty keinotekoisten verihiutalejärjestelmien kehittämiseksi.

Luonnollisten verihiutaleiden yhdistäminen keinotekoisiin järjestelmiin on osoittautunut ratkaisevan suurimman osan luonnollisiin verihiutaleisiin liittyvistä ongelmista. Vielä lupaavampaa on keinotekoisten nanopartikkelien käyttö, jotka on sidottu proteiineihin tai proteiinifragmentteihin.

Tätä juuri yllä mainitut tutkijat ovat tehneet, luoden synteettisiä verihiutaleen kaltaisia hiukkasia (PLP:t). Ne suunniteltiin käyttäen erittäin pehmeitä ja voimakkaasti muovautuvia nanogelejä, jotka on yhdistetty fibriinispesifisiin vasta-ainefragmentteihin.

Fibriinisidonnainen ligandi suunniteltiin kohdistumaan haavan alueisiin ja tehostamaan verihyytymän muodostumista.

Joustavat nanogelehiukkaset pystyivät myös muuttamaan muotoaan samankaltaisesti kuin todelliset verihiutaleet. Tämä paransi hyytymän vakautta ja edisti paranemista.

Loistava tulos, hyvä turvallisuus

In vitro PLP sitoutui valikoivasti fibriniin ja paransi hyytymän muodostumista.

Eläinmalleissa (jyrsijät ja siat) PLP:t vähensivät verenvuotoa ilman ei-toivottua hyytymistä, mikä on erittäin tärkeä seikka, sillä ei-toivotut verihyytymät voivat olla yhtä tappavia kuin verenvuoto. Ne voivat aiheuttaa myös aivohalvauksia tai sydänkohtauksia.

Verenmenet vähentyivät merkittävästi, vaikka veri osittain korvattaisiin nesteillä, joilla ei ole riittäviä koagulaatiotekijöitä (“laimennuskoagulaatio”).

Verenvuodon vaikutus toimi sekä ennaltaehkäisevänä toimenpiteenä että välittömänä hoitona vamman jälkeen.

Samoin tärkeää turvallisuusprofiilin osalta on se, että munuaiset poistivat PLP:t tehokkaasti, mikä osoittaa, että keho voi poistaa ne turvallisesti, kun vamma ja verenvuoto ovat ohi. Tämä saattaa johtua geelin nanopartikkelien joustavista muodoista.

Keinotekoisten verihiutaleiden potentiaali ihmisillä

Päivystys & Trauma

Koagulaatio on biologinen mekanismi, joka on erittäin säilynyt kaikilla nisäkkäillä, joten on erittäin suuri todennäköisyys, että keskustelemamme PLP:t toimivat myös ihmisillä.

Tämän teknologian ilmeisin pääasiallinen sovellus on hätähoidossa, erityisesti ambulansseissa ja ensiapu- ja pelastushenkilöstön lääkintäpaketeissa.

Traumaattinen vamma on suurin tappaja lapsille ja alle 45-vuotiaille aikuisille. Arviolta 31 000 amerikkalaista kuolee vuodessa ehkäistävään verenvuotoon, tämä on valtava terveyskriisi, jonka nanoteknologia voisi suurelta osin ratkaista. Erityisesti jos yhdistetään ambulanssihenkilöstön verivarastojen järjestelmälliseen kantamiseen.

Lähde: Dallas News

Vaaralliset aktiviteetit & Sotilas

Parantamalla vamman hoitoa Yhdysvaltain armeija vähensi kuolleisuutta Afganistanissa palvelaneiden joukkojen osalta lähes 50 % vuosina 2005–2013.

Heidät saavutti turviliinan (joka rajoittaa raajojen verenvuotoa) ja veren antamisen avulla matkan aikana sairaalaan.

Helposti varastoitavina ja kuljetettavina keinotekoiset verihiutaleet tulevat todennäköisesti olemaan osa suurinta osaa sotilastukikohtien ensiapupakkauksia heti, kun teknologia on todistettu turvalliseksi ihmisille.

Tämä olisi sovellus, jossa PLP:t olisivat vielä tärkeämpiä kuin siviilikäytössä, sillä vammat todennäköisesti tapahtuvat kaukana sairaalasta, ja veren saanti saattaa olla rajoitettua intensiivisen taisteluaktiviteetin aikana.

Hemofilia

Kaikkia hemofilian tyyppejä ei voida ratkaista PLP:illä, koska jotkut johtuvat virheellisistä fibriiniproteiineista. Tästä huolimatta tämä heikosti hyytyvyyttä aiheuttava sairaus voitaisiin tehdä monissa tapauksissa paljon vähemmän vaaralliseksi.

Saattaa jopa olla järkevää käyttää PLP:itä ennaltaehkäisevästi, kunhan toistuva ja pitkäaikainen teknologian käyttö on todistettu turvalliseksi.

Veri- ja verihiutaleyritykset

Koska keinotekoiset verihiutaleet ovat niin uusi teknologia, on ilmiselvää, että yhtään yritystä ei ole vielä kaupallistanut niitä. Voimme kuitenkin olettaa, että jo verensiirron ja verihiutaleiden tuotannon alalla toimivat yritykset omaavat jakeluverkoston ja asiantuntemuksen, jonka avulla ne voivat johtaa tätä terveydenhuollon vallankumousta.

1. CSL Limited (CSL.AX)

CSL on konglomeraatti, joka myy bioteknologisia tuotteita, kuten plasma-tuotteita, geeniterapioita ja rekombinantteja.

Plasma (verestä johdettu) segmentti on CSL Behring. 340+ plasma-keruukeskusta yli 100 maassa, yritys hallitsee kolmasosan plasma-markkinasta. Tämä segmentti on myös selvästi CSL-ryhmän suurin tulonlähde.

Lähde: CSL

Yritys on myös lääke-/biotekniikkayritys, jolla on laaja T&K-putki. Se keskittyy enimmäkseen rokotteisiin, hematologiaan/veriin, hengitykseen ja sydän- ja verisuonitauteihin. Ryhmä on myös äskettäin lisännyt nefrologian (munuaiset) hoitosegmentteihinsä.

Lähde: CSL

Veriterapioiden ja plasma-keruun johtajuutensa ansiosta CSL on hyvin asemoitunut pysymään segmentin johtajana ja olemaan yksi ensimmäisistä, jotka tarjoavat keinotekoisia verihiutaleita lisävarusteena hätäterveydenhuollon työkalupakissa.

2. Takeda

Japanilainen Takeda on monialainen lääkeyritys, jolla on läsnäolo useilla sektoreilla, mukaan lukien plasma.

Lähde: Takeda

Takedalla on 230 laitosta plasma-keruuseen Yhdysvalloissa ja Euroopassa, BioLife Plasma-palveluiden kautta. Se sijoittuu maailman kolmen suurimman plasmaorganisaation joukkoon, 20 tuotemerkin kanssa, jotka liittyvät tähän sektoriin ja sillä on 80 vuoden toiminta.

Takeda on myös erittäin aktiivinen T&K:ssä, sillä on 23 tuotekandidaattia kliinisen tutkimuksen vaiheessa 3, ja kahden suurimman segmentin ovat ruoansulatus- ja tulehdussairaudet, jonka jälkeen seuraavat plasma-pohjaiset hoidot.

Lähde: Takeda

Kuten CSL, myös Takedan plasma-asiantuntemus auttaa sitä tuomaan keinotekoiset verihiutaleet markkinoille.

Se on myös yritys, jolla on laaja kumppanuusstrategia innovatiivisten startup-yritysten kanssa, mukaan lukien nanoteknologia, esimerkiksi, BioSurfacesin nanomateriaali, Cour Pharmaceutical Developmentin nanopartikkelit, tai Leon-nanodrugs MicroJet Reactor.

Näin se voisi hyödyntää tällaista nano-suunnittelu- ja valmistusosaamista luodakseen oman versionsa PLP:istä, kun konseptin todistus on olemassa.