Спасительные микропузырьки

Острое кислородное голодание в результате асфиксии приводит к необратимым последствиям, в том числе к остановке сердца. Если быстро не восполнить недостаток кислорода, человек может умереть в течение нескольких минут. Согласно результатам нового исследования, внутривенное введение микропузырьков кислорода повышает выживаемость при острых состояниях. Пузырьки быстро растворяются в крови, поэтому риск воздушной эмболии минимален.

Причинами асфиксии могут быть утопление, случайное попадание еды в трахею, приступ астмы, коклюша или острая сердечная недостаточность. Цепь патологических процессов стремительно приводит к остановке сердца.

Группа исследователей из Детской больницы Бостона и Гарвардского университета разработала микропузырьки кислорода, которые могут спасти при острых состояниях, давая врачам драгоценное время для устранения причины асфиксии или для выполнения трахеотомии, чтобы восстановить дыхание.

Идея использовать микропузырьки как способ доставки различных препаратов (лекарств или контрастных веществ) не нова. Но их внутривенное введение было всегда сопряжено с риском тромбоэмболии легочной артерии – грозного состояния, часто приводящего к смерти. Это было связано с тем, что пузырьки находились в крови слишком долго. Другие проблемы были связаны с нестабильностью, неразлагаемыми составными компонентами и невозможностью управлять размером и формой пузырьков.

При создании новых пузырьков исследователи смогли решить эти проблемы. Успех обусловлен использованием нового метода изготовления, предполагающего нанопреципитацию биосовместимых полимеров на границе раздела воздушной и жидкой сред.

Исходным материалом является декстран – полимер глюкозы. К нему были присоединены кислоты для придания поверхностно-активных свойств. При соединении полимера с органическим растворителем и водой образуются мицеллы – глыбки поверхностно-активных веществ. Добавление воздуха приводит к формированию пены – микропузырьков кислорода, окруженных мицеллами. Разбавление водой привлекает все больше и больше мицелл. Соединяясь, мицеллы образуют плотную оболочку вокруг воздушного пузыря.

При внутривенном введении pH крови приводит к формированию заряженных СОО- групп из кислот. Это позволяет жидкости проникать сквозь мицеллярную оболочку, высвобождая при этом кислород. Электростатическое отталкивание одноименно заряженных СОО- групп приводит к полному разрушению оболочки и растворению в крови.

Исследователи провели эксперимент на грызунах. Им заблокировали дыхательные пути, чтобы вызвать асфиксию. Через 10 минут проходимость дыхательных путей была восстановлена – таким образом была имитирована ситуация оказания помощи задыхающемуся пациенту врачом.

Все животные контрольной группы погибли. В опытной группе быстрое многократное введение в кровь микропузырьков спасло жизнь всем животным. Признаков осложнений в виде эмболии не было. Сравнение с другими источниками кислорода показало преимущество микропузырьков – животным вводили большие объемы кислорода (до 12 мл) без развития осложнений.

Статья Dr. Yifeng Peng et al. Interfacial Nanoprecipitation toward Stable and Responsive Microbubbles and Their Use as a Resuscitative Fluid опубликована в журнале Angewandte Chemie International Edition.

Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Wiley: Lifesaving Microbubbles: Stable, self-disrupting microbubbles as intravenous oxygen carriers.