Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • TechWeek
  • Биомолтекст2020
  • vsh25

Тромбообразующие наночастицы

Исследователи университета Чепмена в Калифорнии, работающие под руководством адъюнкт-профессора Томаса Баркера (Thomas H. Barker) и доктора Эндрю Лайона (Andrew Lyon) создали крошечные гелевые частицы, способные взять на себя роль тромбоцитов. В будущем их можно будет использовать для остановки сильных кровотечений, вызванных травмами, а также для терапии людей с нарушениями свертываемости крови, вызванными генетическими причинами или приемом определенных лекарственных препаратов.

Тромбоцитам принадлежит ключевая роль в способности организма останавливать сильные кровотечения. При повреждении кровеносного сосуда циркулирующие в кровотоке неактивные тромбоциты активируются и формируют агрегаты в зоне повреждения. После этого в игру вступает белок фибриноген, связывающий тромбоциты друг с другом с формированием останавливающей кровотечение временной тромбоцитарной пробки.


Тромбоциты (зеленого цвета), эритроциты (красного цвета) и фибриновые волокна (голубого цвета)
вместе формируют останавливающий кровотечение тромб.

Во время формирования тромбоцитарной пробки происходит запуск биохимического каскада, кульминацией которого является разрезание волокон фибриногена с получением молекул фибрина. Молекулы фибрина связываются друг с другом, формируя переплетающиеся нерастворимые нити, в результате чего тромбоцитарная пробка превращается в стабильный тромб.

Важной конечной задачей тромбоцитов является ретракция тромба. При прикреплении к фибриновой сети тромбоциты распластываются, меняя сфероидную форму на звездчатую. Однако примерно через 7 часов они начинают медленно сокращаться в размерах. Благодаря одновременному уменьшению объемов множества тромбоцитов происходит уменьшение тромба, обеспечивающее выдавливание из него избыточной жидкости и стягивание краев повреждения сосуда. Считается, что этот этап играет важную роль в обеспечении стабильности тромба и восстановлении повреждения.

Традиционно пациентам, нуждающимся в стимуляции тромбооразования, вводится препарат донорских тромбоцитов. Однако донорские тромбоциты имеют очень короткий срок хранения, что существенно ограничивает их доступность. Помимо этого, трансфузии донорского материала могут приводить к нежелательным побочным эффектам.

С целью преодоления этих проблем исследовательские группы уже давно работают над созданием искусственных заменителей тромбоцитов, которые были бы биосовместимыми, стабильными и дешевыми в производстве. Однако более ранние прототипы таких частиц запускали процесс свертывания сразу после попадания в кровоток, что ассоциировано с риском неконтролируемого формирования тромбов, способных блокировать кровеносные сосуды сердца, легких или головного мозга. Кроме того, до сих пор искусственные заменители тромбоцитов не обеспечивали ретракции тромбов. (Эта фраза – на совести автора: в статье других американских ученых, опубликованной осенью 2014 г., пресс-релиз которой чуть ли не дословно повторен здесь, среди прочего написано: «сформировавшиеся с их [гелевых микрочастиц] участием тромбы со временем сокращаются в размерах, хотя и с меньшей скоростью».)


В процессе формирования тромба тромбоциты связываются с фибрином,
после чего сокращаются в размерах, что приводит к ретракции тромба.

В отличие от них разработанные авторами ультрамягкие гелевые частицы перемещаются непосредственно в зону тромбообразования и, благодаря своей уникальной способности деформироваться, способны индуцировать ретракцию тромба. Поверхность этих частиц усеяна фрагментами антител или нанотелами, избирательно связывающимися с фибрином, но не связывающимися с его предшественником фибриногеном.

Так как фибрин формируется исключительно после запуска механизма свертывания крови, новые частицы активируются только в зоне активного тромбообразования, что минимизирует риск формирования опасных для жизни тромбов в других регионах кровеносной системы. Это обеспечивает потенциальную возможность их профилактического использования, например, для предотвращения избыточных кровопотерь у участвующих в военных действиях солдат и пациентов с нарушениями свертываемости крови.

Разработчики протестировали новые тромбоцитоподобные частицы в микрожидкостных камерах, симулирующих физиологические условия внутри кровеносного сосуда, а также на животной модели травматического повреждения.


Схематическое изображение гелевой частицы с прикрепленными к ее поверхности нанотелами.

В условиях микрожидкостной камеры, заполненной обедненной тромбоцитами плазмой крови, экспериментальные частицы обеспечивали нормальное протекание процесса тромбообразования. Они также восстанавливали сниженную способность к тромбообразованию обедненной тромбоцитами плазмы новорожденных, перенесших хирургические вмешательства по поводу коррекции врожденных пороков сердца.

Анализ формирующихся при этом тромбов продемонстрировал глубокое проникновение гелевых частиц в толщу фибринового матрикса, сопоставимое с проникновением тромбоцитов. Дополнительные эксперименты показали способность таких тромбов к ретракции, которая соответствовала степени ретракции нормальных тромбов, протекала в течение 24-48 часов – несколько медленнее, чем в плазме с нормальной концентрацией тромбоцитов. И, наконец, введение гелевых частиц крысам за пять минут до повреждения крупного кровеносного сосуда значительно сокращало время кровотечения по сравнению со значениями, полученными в группе животных, получивших инъекцию тромбоцитов, количество которых в 100 раз превышало количество введенных крысам экспериментальной группы тромбоцитоподобных частиц.

Авторы отмечают, что до начала клинических исследований необходимо провести дополнительное тестирование безопасности экспериментальных частиц. Также обязательным условием является выяснение их конечной судьбы в организме, так как в отличие от традиционных биосовместимых материалов, новые частицы не являются биоразлагаемыми.

Разработчики также заинтересованы в наделении своих частиц характерной для тромбоцитов способностью секретировать факторы, способствующие тромбообразованию. В более широком смысле они вдохновлены потенциально возможностью использования ультрамягких/деформируемых гелей в разработке нового класса биоматериалов, компоненты которых смогут непосредственно взаимодействовать друг с другом.

Статья Ashley C. 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 National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering:
Platelet-like Particles Boost Clotting, Slow Bleeding

02.07.2015

Читать статьи по темам:

наномедицина наночастицы травма Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Синтетические тромбоциты

Введенные в кровь наночастицы, имитирующие все свойства естественных тромбоцитов, способны снизить время кровотечения на 65%, и растворяются в крови, когда исчезает необходимость в их присутствии.

читать

Нанотехнологии в медицине: часть 2

Во второй части обзора мы расскажем о преодолении гематоэнцефалического барьера, металлических наночастицах и проблеме токсичности.

читать

Нанотехнологии в медицине: часть 1

Современные знания о поведении материалов на уровне «нано» сравнивают с верхушкой айсберга и эмбриональной стадией. Активным исследованиям этой области всего несколько десятков лет.

читать

Лечение рака: бактерии, покрытые наночастицами

Бактерии, покрытые специальными наночастицами с противораковыми ДНК-вакцинами, можно принимать перорально, в капсулах.

читать

Крем с наночастицами вылечит диабетические язвы

Нанесение содержащего сферические нуклеиновые кислоты увлажняющего крема на края диабетических язв значительно ускоряет процесс их заживления у экспериментальных животных.

читать

Насколько безопасны апконверсионные наночастицы?

Ученые МФТИ и их коллеги из Москвы, Нижнего Новгорода, Австралии и Нидерландов провели первое систематическое исследование безопасности так называемых апконверсионных наночастиц при лечении рака кожи и других кожных заболеваний.

читать