Гидрогель поможет при инфаркте
При инфаркте миокарда сгустки крови или сужение артерий блокирует кровоток, что приводит к повреждению или гибели клеток миокарда. Однако по окончании острого периода гибель клеток не прекращается, вместо этого сердечная стенка истончается, орган увеличивает в размерах и формируется рубцовая ткань. В отсутствие надлежащих мер у пациента неизбежно развивается сердечная недостаточность.
Ежегодно только в США у 750 000 человек развивается инфаркт миокарда, а более 5 миллионов жителей США страдают от сердечной недостаточности, симптомы которой прогрессируют от хронической усталости до тяжелой одышки и, в конечном итоге, смерти пациента.
На сегодняшний день терапия инфаркта миокарда включает изменения образа жизни, применение фармакологических препаратов, внедрение имплантатов или трансплантацию сердца. Однако во многих случаях эти вмешательства не оказывают должных эффектов или, как при трансплантации сердца, сопряжены с серьезными трудностями. Поэтому исследователи работают над новыми терапевтическими подходами. Один из таких подходов, разрабатываемых в экспериментах на животных, заключается во введении в поврежденную зону миокарда стволовых клеток. Для предотвращения выхода клеток из миокарда их инкапсулируют внутри биоразлагаемых гидрогелей – насыщенных водой полимерных структур с гелеобразной структурой. Однако при проведении подобных исследований ученые заметили неожиданный эффект – у животных групп контроля, которым вводили не содержащий клетки гидрогель, в ряде случаев также наблюдалось улучшение состояния сердца по сравнению с животными, не получавшими никакого лечения.
Вдохновленные этими результатами исследователи ряда лабораторий в настоящее время экспериментируют с различными гидрогелями, в том числе двумя материалами, уже проходящими клинические исследования. Некоторые из экспериментальных подходов к лечению инфаркта миоркада требуют проведения операции на открытом сердце, однако два упомянутых выше гидрогеля доставляются в поврежденную ткань с помощью вводимого через кожу длинного катетера, что отменяет необходимость вскрытия грудной клетки.
Исследователи из университета Пенсильвании, работающие под руководством доктора Джейсона Бурдика (Jason A. Burdick), также используют в своей работе эту малоинвазивную технологию. Однако они усовершенствовали ее за счет идентификации свойств, способных повысить эффективность терапии, и создания новых гидрогелей, обладающих этими свойствами. Например, они разработали гидрогель, формирующий дополнительные связи между полимерными цепочками после введения в ткань. Получающийся в результате этого материал более плотный и долговечный по сравнению с существующими гидрогелями, что обеспечивает механическую поддержку, достаточную для стабилизации поврежденной ткани.
В экспериментах на овцах новый гель ограничивал формирование рубцовой ткани, истончение сердечной стенки и увеличение сердца. За счет сохранения размера органа он также уменьшал утечку крови через митральный клапан. В комплексе эти положительные эффекты обеспечивали сохранение наносной функции сердца и предотвращали развитие сердечной недостаточности.
Основным компонентом разрабатываемых авторами материалов является гиалуроновая кислота – входящий в состав организма углеводный полимер. Исследователи модифицировали молекулы гиалуроновой кислоты путем добавления тиоловой и метакрилатной групп, что обеспечило возможность происходящей после введения перекрестной сшивки полимерных молекул. После финализации состава гидрогеля и метода его введения они надеются вступить в сотрудничество с фирмой по производству катетеров и представить свой продукт на рынке. Помимо этого авторы, а также другие исследовательские группы занимаются разработкой гидрогелей, содержащих способствующие восстановления повреждений ткани сердца препараты или клетки.
Результаты работы представлены на 252-м съезде Американского химического общества, состоявшемся 21-25 августа в Филадельфии, штат Пенсильвания.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам American Chemical Society: After the heart attack: Injectable gels could prevent future heart failure (video).
25.08.2016