Syntetiska biomaterial kan bli avgörande i akuta traumatisituationer

“Läkning” av blödning med artificiella blodplättar

Många dödsfall till följd av skador och olyckor är kopplade till blodförlust. Även om det inte diskuteras lika mycket som cancer, hjärt‑ och kärlsjukdomar eller genetiska sjukdomar, är detta ett område inom medicin som kan dra stor nytta av mer avancerad teknik för att rädda liv. benefit from more advanced technology

I dagens akutmottagningsbehandling krävs ofta transfusion av blodplättar, de celler som ansvarar för koagulation, för att hantera blödning.

Blodplättarnas funktion bygger på att de svarar på en signal som kroppen skickar vid en skada, vilket får blodplättarna att färdas till skadestället. När de anländer klumpar blodplättarna ihop sig och bildar en koagel som hjälper till att stoppa blödningen.

Källa: Byjus

Koageln själv bildas av sammanslagning av blodplättar och fibrin, ett fibröst protein som finns i blodomloppet. Hela processen medieras också av inte mindre än 13 olika koagulationsfaktorer.

Källa: Blodplättar.

Problemet är dock att lagring av blodplättstransfusioner är svår, vilket minskar dess användbarhet i en pre‑sjukhusmiljö. Bland problemen finns begränsad tillgång på givare, svår portabilitet och lagring, hög risk för bakteriell kontamination samt mycket kort hållbarhet (~5‑7 dagar).

Blodplättar förblir den “sista fronten” för blodkomponentstransfusion i pre‑sjukhusmiljön, och data som stödjer förbättrade resultat med tidig blodplättstransfusion vid massiv blödning stärker starkt resonemanget för att föra blodplättstransfusion framåt tillsammans med röda blodkroppar och plasma.

Bioinspirerade artificiella blodplättar: dåtid, nutid och framtid.

Blödning från en traumatisk skada kommer aldrig att sluta vara farlig, oavsett vilka andra framsteg vi gör inom genetik, cellbiologi eller artificiella organ. Eftersom blödning är en huvudorsak till dödsfall innan man når sjukhuset behövs en annan lösning än blodplättstransfusion.

Medan många ansträngningar har lagts på att förbättra lagring och användning av naturliga blodplättar, är artificiella blodplättar ett annat alternativ.

Genom att utnyttja framsteg inom nanoteknik kan detta koncept bli verklighet snabbare än väntat, tack vare forskare vid North Carolina State University, University of Virginia, Duke University och Chapman University, och deras resultat publicerade under titeln “Ultrasoft platelet-liknande partiklar stoppar blödning i gnagare- och grissmodeller av trauma”.

Artificiella blodplättar

Flera försök har gjorts tidigare för att utveckla artificiella blodplättssystem.

Att använda naturliga blodplättar tillsammans med artificiella system har visat sig lösa de flesta problem som är förknippade med naturliga blodplättar. Mer lovande är användningen av artificiella nanopartiklar kopplade till proteiner eller proteinfragment.

Detta är vad forskarna ovan har gjort, genom att skapa syntetiska blodplättliknande partiklar (PLP). De designades med ultrasmarta och mycket deformerbara nanogeler kopplade till fibrinspecifika antikroppsfragment.

Den fibrinbindande liganden designades för att rikta in sig på sårställen och förbättra blodkoagelbildning.

De flexibla nanogelpartiklarna kunde också förändra form på ett liknande sätt som riktiga blodplättar. Detta förbättrade koagelens stabilitet och bidrog till läkningsprocessen.

Stort resultat, god säkerhet

In vitro binder PLP selektivt till fibrin och förbättrar koagelbildning.

I djurmodeller (gnagare och grisar) minskade PLP blodförlusten utan oönskad koagelbildning, en mycket viktig punkt eftersom oönskade blodproppar kan vara lika dödliga som blodförlust. De kan till och med orsaka stroke eller hjärtinfarkt.

Blodförlusterna minskade kraftigt, även när blodet delvis ersattes med vätskor utan tillräckliga koagulationsfaktorer (”dilutionskoagulation”).

Effekten på blodförlust fungerade både som en förebyggande åtgärd och för omedelbar behandling efter en skada.

Lika viktigt när det gäller säkerhetsprofilen är att PLP avlägsnas effektivt av njurarna, vilket visar att kroppen kan eliminera dem säkert när skadan och blodförlusten har passerat. Detta kan ha hjälpts av de flexibla formerna på gelens nanopartiklar.

Potential för artificiella blodplättar hos människor

Akutmottagning & trauma

Koagulation är en biologisk mekanism som är starkt bevarad hos alla däggdjur, så det finns en mycket stor sannolikhet att de PLP vi diskuterat också fungerar hos människor.

Den uppenbara huvudapplikationen av denna teknik är i akutförsörjning, särskilt i ambulanser och första responders medicinska kit.

Traumatisk skada är den främsta dödsorsaken för barn och vuxna under 45 år. Med uppskattningsvis 31 000 amerikaner som dör av förebyggbar blödning per år, är detta en massiv hälsokris som nanoteknik i stor utsträckning kan lösa. Särskilt om det kombineras med att låta ambulanspersonal systematiskt bära blod.

Källa: Dallas News

Farliga aktiviteter & militär

Genom att förbättra behandlingen av skador minskade den amerikanska militären mortalitetsgraden för trupper i Afghanistan med nästan 50 % mellan 2005 och 2013.

De gjorde det med hjälp av ett tourniquet (som begränsar blödning på extremiteter) och genom att ge blod på vägen till sjukhuset.

Tillräckligt enkla att lagra och bära, kommer artificiella blodplättar sannolikt att bli en del av de flesta militära basmedkit så snart tekniken har bevisats säker för människor.

Detta skulle vara en tillämpning där PLP är ännu viktigare än för civilt bruk, eftersom skador sannolikt inträffar långt från ett sjukhus och blodtillgången kan vara begränsad vid intensiv stridsaktivitet.

Hemofili

Inte alla typer av hemofili kan lösas med PLP, eftersom vissa beror på felaktiga fibrinproteiner. Trots detta kan denna sjukdom, som kännetecknas av dålig koagulation, i vissa fall göras mycket mindre farlig.

Det kan till och med vara meningsfullt att använda PLP preventivt, så länge upprepad och långvarig användning av denna teknik har visat sig vara säker.

Blod- & blodplättsföretag

Eftersom artificiella blodplättar är en så ny teknik finns det uppenbarligen inget företag som kommersialiserar dem ännu. Vi kan dock anta att företag som redan är verksamma inom blodtransfusion och blodplättsproduktion har distributionsnätverk och expertis för att leda denna hälso- och sjukvårdsrevolution.

1. CSL Limited (CSL.AX)

CSL är ett konglomerat som säljer biotekprodukter såsom plasma produkter, genterapier och rekombinanter.

Plasmasegmentet (avlett från blod) är CSL Behring. Med 340+ plasma insamlingscenter i över 100 länder, kontrollerar företaget 1/3 av plasmamarknaden.  Segmentet är också med hela vägen den största intäktsdrivaren för CSL-gruppen.

Källa: CSL

Företaget är också ett läkemedels-/biotekföretag med en omfattande FoU-pipeline. Det fokuserar främst på vacciner, hematologi/blod, andningssystemet och kardiovaskulära sjukdomar. Gruppen har nyligen även lagt till nefrologi (njurar) i sina terapeutiska segment.

Källa: CSL

Tack vare sitt ledarskap inom blodterapier och plasma insamling är CSL väl positionerat för att förbli ledande inom segmentet och vara bland de första som erbjuder artificiella blodplättar som ett extra verktyg i akutsjukvårdens verktygslåda.

2. Takeda

Den japanska Takeda är ett diversifierat läkemedelsföretag med närvaro i flera sektorer, inklusive plasma.

Källa: Takeda

Takeda har 230 anläggningar för plasma insamling i USA och Europa, via BioLife Plasma-tjänster. Det placerar dem bland de tre största plasmaorganisationerna i världen, med 20 varumärken av produkter relaterade till denna sektor och 80 års verksamhet.

Takeda är också mycket aktiv inom FoU, med 23 produktkandidater i fas 3 av kliniska studier, där de två största segmenten är gastrointestinala & inflammation, följt av plasma‑deriverade terapier.

Källa: Takeda

Precis som CSL bör Takedas expertis inom plasma hjälpa dem att föra artificiella blodplättar till marknaden.

Det är också ett företag med en omfattande strategi för partnerskap med innovativa startups, inklusive inom nanoteknik, till exempel, BioSurfaces nanomaterial, Cour Pharmaceutical Developments nanopartiklar, eller Leon-nanodrugs MicroJet Reactor.

Så kan de utnyttja sådan expertis inom nano‑design och tillverkning för att skapa sin egen version av PLP, nu när konceptbeviset finns.