Гель против спаек
Группой исследователей Калифорнийского университета в Сан-Диего разработан гидрогель, который образует барьер, мешающий окружающим тканям прилипать к поверхности сердца после операции. Он был успешно протестирован на грызунах, а также на свиных сердцах.
У крыс гидрогель полностью предотвращал образование спаек. В эксперименте со свиными сердцами, обработка гидрогелем привела к образованию менее плотных спаек, которые впоследствии было легче удалить. Кроме того, гидрогель, по-видимому, не вызывал хронического воспаления.
Острая необходимость в решении проблемы
Спайки – это слипание тканей органов с окружающими их тканями. Они являются довольно серьезной проблемой в хирургии. Ежегодно в кардиохирургии 20% пациентов подвергаются повторной операции для иссечения спаек. Повторные операции особенно распространены среди детей – по мере роста сердца ребенка требуются дополнительные вмешательства.
Спайки образуются в течение первых 30 дней после операции и могут осложнить послеоперационный период и повышают риск летального исхода. В некоторых случаях они также могут помешать правильной работе сердца и даже полностью устранить лечебный эффект операции. Один из авторов статьи, профессор биоинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего Карен Кристман, столкнулась с этим, когда у ее дяди из-за серьезных спаек не смог восстановиться сердечный клапан.
В настоящее время не существует одобренных FDA средств для предотвращения спаек после операции на сердце.
Как это работает
Новый гидрогель, разработанный биоинженерами в лаборатории Кристман, удовлетворяет потребности как пациентов, так и хирургов. Его легко наносить, распыляя на ткани в операционной ране. Гель связывается с сердечной мышцей и превращается в мягкое, эластичное покрытие, которое является барьером против спаек и в то же время не мешает сердцу сокращаться. Через 4-6 недель гель самостоятельно разлагается и удаляется из организма.
Самой большой проблемой было убедиться, что гидрогель достаточно прочно прикрепляется к сердцу, но не набухает, так как отек может оказать опасное давление на сердце. Для этого Кристман и ее коллеги использовали так называемое химическое сшивание, которое заключается в соединении молекул ковалентной связью. Для сшивания было решено использовать катехол – соединение, близкое по строению с веществом, которое мидии используют для прилипания к камням.
Катехол содержит леводопу – белок, который также синтезируется в организме человека. К гелевой основе был добавлен водорастворимый полимер полиэтиленгликоль (ПЭГ). В результате получился гидрогель, который прилипает к органу, на который наносится, но затем создает защитный барьер на более чем четыре недели, после чего полностью растворяется, когда спайки уже практически не образуются.
Слева: сердце крысы, обработанное гидрогелем, через 2 недели после операции почти не имеет спаек. Справа: сердце крысы из контрольной группы с плотными спайками.
Распылительное устройство
Исследователи также разработали устройство для безопасного и точного нанесения гидрогеля на сердце в зоне операции. Устройство в разных камерах содержит два основных компонента гидрогеля. Каждый компонент изготовлен из ПЭГ с различными реактивными группами. В одной из камер также содержится катехол. По мере выхода из устройства все компоненты смешиваются, образуя гидрогель.
Следующие шаги
Авторы планируют крупное исследование на свиньях, которое поможет уточнить дозировку и изучить, как гидрогель реагирует с шовным материалом и дренажами. Цель этой будущей работы в том, чтобы через полтора-два года провести клиническое исследование с участием детей, подвергшихся кардиохирургическому вмешательству, а еще через несколько лет получить одобрение FDA.
По словам исследователей, эта технология также может быть легко адаптирована для профилактики спаек на других органах.
Статья M.Fujita et al. Preventing post-surgical cardiac adhesions with a catechol-functionalized oxime hydrogel опубликована в журнале Nature Communications.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам UC San Diego: Bio-inspired hydrogel protects the heart from post-op adhesions.