Синтетические микрочастицы ускоряют тромбообразование
Американские исследователи из технологического университета Джорджии, университета Эмори и Аризонского государственного университета разработали новый класс синтетических тромбоцитоподобных частиц, способных ускорять процесс формирования тромбов при травматических повреждениях и других ситуациях, требующих срочной остановки кровотечения.
Кровь содержит целый комплекс соединений, известных как система свертывания. В этот комплекс входят белки, являющиеся предшественниками фибрина – белкового полимера, формирующего основу кровяных тромбов. При получении соответствующих сигналов от белка тромбина эти предшественники начинают полимеризоваться в зоне кровотечения.
После активации циркулирующие тромбоциты распределяются внутри фибриновой матрицы
и претерпевают значительные структурные изменения. На рисунке схематично изображены этапы этого процесса.
Активация разработанных авторами частиц из мягкого деформирующегося гидрогеля происходит под действием этого же триггера, то есть параллельно с активацией естественного механизма свертывания крови. Этого удалось добиться с помощью процесса, известного как молекулярная эволюция, в результате которого были синтезированы антитела, прикрепляющиеся к гидрогелевым частицам и изменяющие свою форму при взаимодействии с активированным под действием тромбина фибрином. Эти антитела обладают высоким сродством к полимеризованной форме фибрина и низким – к его предшественникам.
Структура тромбоцитоподобной частицы: уникальным образом деформирующийся гидрогель (зеленый)
и антитела, связывающиеся с фибриновыми протофибриллами (синие).
Эффективность тромбоцитоподобных частиц была успешно протестирована на животной модели травматического повреждения, а также в микрожидкостной камере, воспроизводящей условия кровотока в организме.
Помимо способности укорять процесс тромбообразования микрочастицы, физические свойства которых во многом отличаются от свойств тромбоцитов, неожиданно продемонстрировали, что, подобно естественным тромбам, сформировавшиеся с их участием тромбы со временем сокращаются в размерах, хотя и с меньшей скоростью.
Наиболее показательные результаты были получены в серии экспериментов в микрожидкостной камере, внутренняя поверхность микроканалов которой была покрыта клетками сосудистого эндотелия человека. В качестве жидкой среды микроканалы заполняли цельной кровью взрослых доноров, а также кровью, не содержащей тромбоцитов и, соответственно, не способной к формированию тромбов. Добавление тромбоцитоподобных частиц обеспечивало формирование тромбов в обоих вариантах постановки опыта.
Исследователи также провели аналогичные эксперименты с кровью грудных детей, подвергавшихся операции на открытом сердце. В таких случаях, во избежание формирования тромбов во время и после хирургического вмешательства, кровь пациентов предварительно разводится. Добавление тромбоцитоподобных частиц в такую разведенную кровь также возвращало ей способность к свертыванию.
На последнем этапе исследования авторы проанализировали поведение тромбоцитоподобных частиц в крови пациентов с гемофилией, не содержащей необходимых для запуска процесса полимеризации фибрина факторов свертывания. Как и следовало ожидать, в данном случае введение микрочастиц не оказывало желаемого эффекта.
Изначально тромбоцитоподобные частицы, диаметр которых не превышает 1 микрона, разрабатывались для самостоятельного введения ранеными солдатами непосредственно на поле боя с помощью устройства размером со смартфон. Однако авторы считают, что они могут уменьшить потребность клиник в дорогостоящей и имеющей ограниченный срок хранения донорской тромбоцитарной массе для переливания пациентам, проходящим химиотерапию или аорто-коронарное шунтирование, а также страдающим от ряда заболеваний системы крови.
В ближайшем будущем исследователи планируют заняться выяснением судьбы гидрогелевых тромбоцитоподобных частиц в организме. Они отмечают, что, как правило, частицы такого размера и состава, без труда выводятся из него.
До внедрения этой перспективной разработки в клиническую практику она должна пройти клинические исследования и получить одобрение Управления по контролю за продуктами и лекарствами США.
Статья Ashley Brown et al. Ultrasoft microgels displaying emergent platelet-like behaviours опубликована в журнале Nature Materials.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Georgia Institute of Technology:
Platelet-like particles augment natural blood clotting for treating trauma.
10.09.2014