Для десятков миллионов пациентов, которые борются с хроническими заболеваниями легких, современные варианты лечения в основном ограничиваются краткосрочной лекарственной и кислородной терапией. Временный руководитель отдела биомедицинской инженерии и профессор Кейт Кук работает над инновационными технологиями для повышения долгосрочной эффективности и будущего использования искусственных органов для решения этой всемирной проблемы.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Biomaterials , команда Кука объединяет две независимые технологии, поверхностные покрытия из поликарбоксибетаина (ПХБ) и ингибитор фактора XII (FXII900), чтобы предохранить устройства искусственного легкого от выхода из строя из-за образования сгустков, не создавая каких-либо отрицательных побочных эффектов. Эта новая комбинация представляет собой более безопасную альтернативу гепарину, нынешнему золотому стандарту антикоагулянтной терапии, который, как известно, создает риск кровотечений у пациентов.
«В течение долгого времени наша группа работала над рядом этих технологий антикоагуляции независимо, но глубиной души мы всегда верили, что они могут работать вместе синергетически», – сказал Кук. «Мы думали, что поверхностные покрытия печатных плат будут служить первой линией защиты, а ингибитор FXII900 позаботится о любой остаточной активации свертывания крови. Комбинируя две технологии для большего эффекта, мы приближаемся к домашнему сценарию . ”
Склонность крови к быстрому свертыванию в присутствии инородных тел является самым серьезным препятствием на пути создания искусственных кровеносных органов. Современное современное оборудование для жизнеобеспечения способно обеспечить поддержку только от одной до трех недель, прежде чем тромбоз или коагуляция вынудят его не функционировать, а иногда и раньше. Экстракорпоральная мембранная оксигенация (ЭКМО) – один из примеров оборудования для жизнеобеспечения, которое используется сегодня и доступно только в отделении интенсивной терапии больницы. ЭКМО требует, чтобы пациентам прописывались антикоагулянты, такие как гепарин, которые увеличивают риск осложнений из-за кровотечения.
Чтобы добиться эффективной антикоагуляции без сопутствующего риска кровотечения, команда основывалась на совместном исследовании , посвященном технологии FXII900, которое было опубликовано в Nature Communications прошлым летом. В партнерстве с исследователями из Вашингтонского университета группа Кука смогла показать, что комбинация поверхностных покрытий ПХД и FXII900 может быть эффективным антикоагулянтом для искусственной поддержки легких.
В рамках исследования биоматериалов испытуемые в течение часа подвергались трем различным антикоагулянтным средствам, в то время как исследователи сравнивали эффекты образования и уменьшения сгустка. Комбинация поверхностных покрытий ПХБ и инфузия FXII900 снижала коагуляцию на 94% по сравнению с клиническим стандартом антикоагуляции гепарина, сохраняя при этом нормальное время кровотечения из тканей. Коагуляция наиболее активна, когда кровь впервые попадает на поверхность, поэтому, хотя час может показаться коротким периодом времени, разумно сделать вывод, что процесс должен работать и в течение более длительного периода.
По сути, подобные технологии открывают возможность продления жизненного цикла устройств искусственного легкого за пределы их текущих ограничений. Искусственное легкое, которое может надежно прослужить два-три месяца вместо недель, значительно улучшило бы качество жизни пациентов, позволяя им забирать устройство домой и регулярно возвращаться для его замены. Конечная цель Кука – разработать устройство искусственного легкого, которое могло бы функционировать с достаточной долговечностью и надежностью, чтобы обеспечить длительное лечение.
«Цель состоит в том, чтобы упростить уход за этими пациентами», – пояснил Кук. “Если вы можете безопасно поддержать пациента с хроническим заболеванием легких с помощью стратегии антикоагуляции, которая резко замедляет свертывание в искусственном легком / устройстве, не вызывая при этом у пациента каких-либо кровотечений, то то, что, как мы думаем, мы можем сделать в долгосрочной перспективе, будет постоянным респираторная поддержка “.
Это продолжающееся исследование частично поддерживается Национальными институтами здравоохранения, а также Инициативой по биоинженерным органам Университета Карнеги-Меллона.