La tecnologia, che imita la naturalezza del corpo processo di coagulazionepotrebbe aiutare a mantenere in vita le persone gravemente ferite arrestando l’emorragia fino a quando non vengono curate in ospedale.
Gli ingegneri del MIT hanno progettato un sistema a due componenti che può essere iniettato nel corpo e aiutare a formare coaguli di sangue nei siti di lesione interna. Questi materiali, che imitano il modo in cui il corpo forma naturalmente i coaguli, potrebbero mantenere in vita le persone con gravi lesioni interne fino a quando non raggiungono un ospedale.
Gli ingegneri del MIT hanno progettato nanoparticelle sintetiche che possono essere iniettate nel corpo e aiutano a formare coaguli di sangue nei siti di lesione interna per fermare l’emorragia. Credito immagine: Christine Daniloff/MIT
In un modello murino di lesione interna ed emorragia interna, i ricercatori hanno dimostrato che questi componenti – una nanoparticella e un polimero – hanno prestazioni significativamente migliori rispetto alle nanoparticelle emostatiche sviluppate in precedenza.
“Ciò che è stato particolarmente notevole di questi risultati è stato il livello di recupero da lesioni gravi che abbiamo visto negli studi sugli animali. Introducendo due sistemi complementari in sequenza è possibile ottenere un coagulo molto più forte”, afferma Paula Hammond, professoressa del MIT Institute, capo del dipartimento di ingegneria chimica del MIT, membro del Koch Institute for Integrative Cancer Research e uno dei gli autori senior di a carta sullo studio.
A differenza dei sistemi emostatici sviluppati in precedenza, la nuova tecnologia MIT imita le azioni sia delle piastrine – le cellule che avviano la coagulazione del sangue – sia del fibrinogeno, una proteina che aiuta a formare i coaguli.
“L’idea di utilizzare due componenti consente la gelificazione selettiva del sistema emostatico man mano che la concentrazione aumenta nella ferita, imitando l’effetto finale della cascata naturale della coagulazione”, afferma Bradley Olsen, Professore di ingegneria chimica presso Alexander and I. Michael Kasser presso MIT e un autore senior dello studio.
Il postdoc del MIT Celestine Hong PhD ’22 è l’autore principale del documento, che appare dentro Materiali sanitari avanzati. Altri autori del documento includono il postdoc Yanpu He, lo studente universitario Porter Bowen e la professoressa Angela Belcher, che è a capo del Dipartimento di ingegneria biologica del MIT.
Chirurgia – foto illustrativa. Credito immagine: Doctorqmd via Wikimedia (CC BY SA 3.0)
Coagulazione artificiale
La perdita di sangue da eventi traumatici come gli incidenti automobilistici contribuisce a oltre 2,5 milioni di morti all’anno in tutto il mondo. Questo tipo di trauma contusivo può causare emorragie interne da organi come il fegato, che è difficile da rilevare e trattare.
In tali casi, è fondamentale interrompere l’emorragia il prima possibile, fino a quando il paziente non può essere trasportato in ospedale per ulteriori cure.
Trovare modi per prevenire l’emorragia interna potrebbe avere un impatto particolarmente significativo nelle forze armate, dove il trattamento ritardato per l’emorragia interna è una delle principali cause di morte prevenibile, afferma Olsen.
Quando si verificano lesioni interne, le piastrine sono attratte dal sito e avviano la cascata della coagulazione del sangue, che alla fine forma un tappo appiccicoso di piastrine e proteine della coagulazione, compreso il fibrinogeno. Tuttavia, se i pazienti perdono molto sangue, non hanno abbastanza piastrine o fibrinogeno per formare coaguli.
Il team del MIT voleva creare un sistema artificiale che potesse aiutare a salvare la vita delle persone sostituendo entrambi i componenti della coagulazione.
“Ciò che i ricercatori in quest’area hanno fatto in passato è cercare di riconquistare gli effetti terapeutici delle piastrine o riconquistare la funzione del fibrinogeno”, afferma Hong. “Quello che stiamo cercando di fare in questo progetto è catturare il modo in cui interagiscono”.
Per raggiungere questo obiettivo, i ricercatori hanno creato un sistema con due tipi di materiali: una nanoparticella che recluta le piastrine e un polimero che imita il fibrinogeno.
I ricercatori hanno utilizzato particelle simili a quelle riportate in uno studio del 2022 per le particelle che reclutano piastrine. Queste particelle sono costituite da un polimero biocompatibile chiamato PEG-PLGA, che sono funzionalizzate con un peptide chiamato GRGDS che permette loro di legarsi alle piastrine attivate. Poiché le piastrine sono attratte dal sito di una lesione, anche queste particelle tendono ad accumularsi nei siti della lesione.
In quello studio del 2022, i ricercatori hanno scoperto che quando queste particelle bersaglio si trovavano in un intervallo di dimensioni ottimali da 140 a 220 nanometri, si accumulavano in un sito della ferita ma non si accumulavano in modo significativo in organi come i polmoni, dove la formazione di coaguli sarebbe rischiosa. al paziente.
Per questo documento, i ricercatori hanno modificato quelle particelle aggiungendo un gruppo chimico che avrebbe reagito con un’etichetta posta sul secondo componente del sistema, che chiamano reticolante. Quei reticolanti, fatti di PEG o PEG-PLGA, si legano alle particelle bersaglio che si sono accumulate in un sito della ferita e formano grumi che imitano i coaguli di sangue.
“L’idea è che con entrambi questi componenti che circolano all’interno del flusso sanguigno, se c’è un sito della ferita, il componente mirato inizierà ad accumularsi nel sito della ferita e legherà anche il reticolante”, afferma Hong.
“Quando entrambi i componenti sono ad alta concentrazione, si ottiene una maggiore reticolazione e iniziano a formare quella colla e ad aiutare il processo di coagulazione”.
Fermare l’emorragia
Per testare il sistema, i ricercatori hanno utilizzato un modello murino di lesioni interne. Hanno scoperto che dopo essere stato iniettato nel corpo, il sistema a due componenti era altamente efficace nell’arrestare l’emorragia e funzionava circa il doppio rispetto alla particella mirata da sola.
Un altro importante vantaggio dei coaguli è che non si degradano così velocemente come fanno i coaguli naturali.
Quando i pazienti perdono molto sangue, di solito ricevono soluzione salina per via endovenosa per mantenere alta la pressione sanguigna, ma questa soluzione salina diluisce anche le piastrine e il fibrinogeno esistenti, portando a coaguli più deboli e una più rapida degradazione. Tuttavia, i ricercatori hanno scoperto che i coaguli artificiali non sono così suscettibili a questo tipo di degradazione.
I ricercatori hanno anche scoperto che le loro nanoparticelle non hanno indotto alcuna reazione immunitaria significativa nei topi rispetto a un controllo del glucosio. Ora hanno in programma di testare il sistema in un modello animale più grande, lavorando con i ricercatori del Massachusetts General Hospital.
A lungo termine, i ricercatori sperano anche di esplorare la possibilità di utilizzare dispositivi di imaging portatili per visualizzare le nanoparticelle iniettate dopo che sono entrate nel corpo. Ciò potrebbe aiutare i medici o i soccorritori medici di emergenza a determinare rapidamente il sito dell’emorragia interna, che attualmente può essere eseguita solo in ospedale con risonanza magnetica, ultrasuoni o intervento chirurgico.
“Possono esserci ore di ritardo nel capire dove si trova la fonte dell’emorragia, e ciò richiede molti passaggi prima che il sito sanguinante possa essere trattato. Quindi, essere in grado di combinare questo sistema con strumenti diagnostici è un’area che ci interessa”, afferma Hong.
Scritto da Anne Trafton
Fonte: Istituto di Tecnologia del Massachussetts
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
