Тромбоз возникает, когда сгустки крови нарушают нормальный кровоток в организме, что может вызвать серьезные проблемы со здоровьем, такие как тромбоэмболия легочной артерии, сердечный приступ или инсульт. Современные методы лечения часто основаны на использовании разжижителей крови, таких как гепарин, которые требуют, чтобы пациенты регулярно проверяли свою кровь, чтобы гарантировать правильную дозировку. Слишком большая доза может вызвать такие проблемы, как спонтанное кровотечение, а слишком маленькие дозы могут не предотвратить рецидив тромбоза.«Наша цель состояла в том, чтобы создать пластырь, который мог бы контролировать кровь пациента и при необходимости выделять дополнительные лекарства; по сути, саморегулирующуюся систему», — говорит Чжэнь Гу, соавтор-корреспондент статьи, описывающей работу.
Гу — адъюнкт-профессор совместной программы биомедицинской инженерии в NC State и UNC.«Два года назад я говорила с Чжэнь Гу о значительной клинической необходимости точного введения разжижителей крови», — говорит Катерина Галлиппи, соавтор-корреспондент и доцент совместной программы биомедицинской инженерии. «Мы вместе с профессором Юн Чжу из отдела машиностроения в штате Северная Каролина собрали исследовательскую группу и изобрели этот патч».
Пластырь включает в себя микроиглы, сделанные из полимера, состоящего из гиалуроновой кислоты (HA) и лекарственного препарата гепарин. Полимер был модифицирован, чтобы реагировать на тромбин, фермент, который инициирует свертывание крови.
Когда повышенные уровни ферментов тромбина в кровотоке вступают в контакт с микроиглой, ферменты разрывают определенные аминокислотные цепи, которые связывают гепарин с HA, высвобождая гепарин в кровоток.«Чем больше тромбина в кровотоке, тем больше гепарина необходимо для уменьшения свертывания крови», — говорит Юки Чжан, доктор философии. студент лаборатории Гу и соавтор статьи. «Поэтому мы создали одноразовый пластырь, в котором чем больше тромбина в кровотоке, тем больше выделяется гепарина».«Мы будем и дальше увеличивать количество загружаемого препарата в пластыре. Количество гепарина в пластыре может быть адаптировано к конкретным потребностям пациента и заменяться ежедневно или реже, по мере необходимости», — говорит Джиченг Ю, доктор философии. студент в лаборатории Гу и другой соавтор статьи. «Но количество гепарина, высвобождаемого пациентом в любой момент, будет определяться уровнем тромбина в крови пациента».
Исследовательская группа проверила «умный» пластырь HA-Heparin на модели мышей. В экспериментах испытуемым вводили большие дозы тромбина, что привело бы к фатальному свертыванию крови в легких, если бы их не лечили.
В первом эксперименте мышей либо не лечили, либо вводили инъекцию гепарина, либо вводили «умный» пластырь HA-гепарин. Через 10 минут мышам вводили тромбин.
Через пятнадцать минут после инъекции тромбина умерли только мыши, не получавшие лечения.Во втором эксперименте тромбин вводили через шесть часов после лечения. Через пятнадцать минут после инъекции тромбина все мыши с «умным» пластырем HA-гепарина были в порядке, но около 80 процентов мышей, получивших инъекцию гепарина, погибли.
«Мы очень рады возможности использовать саморегулирующуюся смарт-пластырь с замкнутым циклом для лечения заболевания, от которого ежегодно страдают тысячи людей, и при этом мы надеемся также снизить затраты на лечение», — говорит Гу. «Этот документ представляет собой хороший первый шаг, и теперь мы ищем финансирование для проведения дополнительных доклинических испытаний».