Τεχνητοί θρόμβοι αίματος σταματούν την αιμορραγία σε δευτερόλεπτα

Σύνοψη

• Ερευνητικές ομάδες από το Πανεπιστήμιο McGill ανέπτυξαν την τεχνική «click clotting» για την ταχεία παραγωγή τεχνητών (μηχανικά ενισχυμένων) θρόμβων (EBCs).
• Η νέα βιοχημική μέθοδος συνδέει απευθείας τις επιφανειακές πρωτεΐνες των ερυθρών αιμοσφαιρίων, αποτρέποντας τη θραύση του θρόμβου υπό πίεση.
• Τα αποτελέσματα των δοκιμών δείχνουν πως οι νέοι θρόμβοι είναι 13 φορές πιο ανθεκτικοί στη ρήξη και 4 φορές πιο συγκολλητικοί σε σχέση με την οργανική διαδικασία του ανθρώπινου σώματος.
• Η προετοιμασία του ειδικού κυτταρικού τζελ (cytogel) απαιτεί μόλις 10 έως 20 λεπτά, ενώ η εφαρμογή του στο τραύμα σταματά την κρίσιμη αιμορραγία σε μερικά δευτερόλεπτα.
• Αποτελεί ιδανική λύση για σοβαρά τραύματα, πολύπλοκες χειρουργικές επεμβάσεις και ασθενείς που πάσχουν από χρόνιες διαταραχές πήξης του αίματος.

Η ικανότητα του ανθρώπινου οργανισμού να ελέγχει την απώλεια αίματος μέσω της πήξης αποτελεί τον βασικότερο μηχανισμό επιβίωσης απέναντι σε τραυματισμούς. Ωστόσο, κάτω από συνθήκες σοβαρής αιμορραγίας, η φυσική αυτή διαδικασία είναι συχνά αργή και μηχανικά ασταθής, αφήνοντας περιθώρια για μοιραίες επιπλοκές. 

Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο McGill στον Καναδά εισάγουν πλέον την έννοια των Μηχανικά Σχεδιασμένων Θρόμβων Αίματος (Engineered Blood Clots – EBCs). Μέσω μιας προηγμένης βιοχημικής διαδικασίας, τα συστήματα επειγόντων περιστατικών ενδέχεται σύντομα να διαθέτουν ειδικά επιθέματα τζελ ικανά να σφραγίζουν απειλητικά τραύματα μέσα σε ελάχιστα δευτερόλεπτα.

Πώς η τεχνική Click Clotting σταματά την αιμορραγία

Η τεχνική «click clotting» είναι μια χημική μέθοδος που μετατρέπει τα ερυθρά αιμοσφαίρια σε δομικά υλικά υπερ-υψηλής αντοχής. Πυροδοτώντας μικροσκοπικές χημικές αντιδράσεις, συνδέει τις επιφανειακές πρωτεΐνες των κυττάρων, δημιουργώντας τεχνητούς θρόμβους σε μορφή τζελ (cytogel). Η διαδικασία σταματά τη ραγδαία απώλεια αίματος σε δευτερόλεπτα, εξασφαλίζοντας άμεση σταθεροποίηση της πληγής.

Για να κατανοήσουμε τη λειτουργία της νέας μεθόδου, πρέπει να εξετάσουμε τη σύσταση των φυσικών θρόμβων. Υπό κανονικές συνθήκες, το δίκτυο ινώδους λειτουργεί ως σκαλωσιά, εγκλωβίζοντας αιμοπετάλια και ερυθρά αιμοσφαίρια. Ενώ τα ερυθρά αιμοσφαίρια αποτελούν σχεδόν το μισό όγκο ενός θρόμβου, από μόνα τους δεν προσφέρουν σημαντική μηχανική αντοχή, γεγονός που τα καθιστά ευάλωτα στη ρήξη από την αρτηριακή πίεση. Αντί οι ερευνητές να προσπαθήσουν να ενισχύσουν τη “σκαλωσιά” του ινώδους, εστίασαν στην ενίσχυση των ίδιων των δομικών υλικών: των ερυθρών αιμοσφαιρίων.

Η πρακτική εφαρμογή των EBCs στη σύγχρονη ιατρική

Η εξάρτηση της επιβίωσης από την ταχύτητα ελέγχου μιας αιμορραγίας είναι ο κανόνας στην τραυματιολογία. Μέχρι σήμερα, οι γιατροί βασίζονται στην άσκηση έντονης μηχανικής πίεσης και σε ιατρικές κόλλες ή αιμοστατικά υλικά που συχνά υστερούν σε δύναμη κάτω από συνθήκες ακραίας ροής. Το «click clotting» προσφέρει τη δημιουργία ενός ανθεκτικού «βιολογικού μπαλώματος» το οποίο αντέχει στις ισχυρές πιέσεις του κυκλοφορικού συστήματος.

Σε επίπεδο υποδομών, οι παρασκευασμένοι θρόμβοι αποτελούν ένα πρακτικό εργαλείο. Ο χρόνος των 10 λεπτών για τη δημιουργία τζελ από αίμα δότη επιτρέπει στα νοσοκομεία να έχουν έτοιμα διαλύματα στις αίθουσες χειρουργείων και τις εντατικές πριν καν προκύψει το έκτακτο γεγονός. Οι δοκιμές στο εργαστήριο και σε ζωικά μοντέλα (αρουραίους) απέδειξαν ότι το παραγόμενο cytogel έχει απόλυτη βιοσυμβατότητα. Εφαρμόζεται εύκολα, δρα άμεσα και υποστηρίζει την ταχύτερη επούλωση του ίδιου του ιστού, λειτουργώντας ως σταθερή γέφυρα κυττάρων πάνω στο σημείο της ρήξης.

Η χρήση του δικού του αίματος του ασθενούς (αυτόλογη μορφή σε 20 λεπτά) διασφαλίζει την πλήρη απουσία ανοσολογικής απόρριψης, πράγμα κρίσιμο για προγραμματισμένες και πολύπλοκες χειρουργικές επεμβάσεις. Επιπρόσθετα, η ανακάλυψη αυτή αναμένεται να αποτελέσει καθοριστικό παράγοντα επιβίωσης για άτομα με αιμορροφιλία ή άλλες διαταραχές πήξης, στα οποία ο φυσικός μηχανισμός ελέγχου της αιμορραγίας είναι δυσλειτουργικός εξ ορισμού.

Μακροπρόθεσμες προοπτικές

Η ιατρική κοινότητα προετοιμάζεται ήδη για το επόμενο στάδιο κλινικών δοκιμών, οι οποίες θα μεταφέρουν αυτή τη τεχνολογία από τα εργαστηριακά μοντέλα στην ανθρώπινη εφαρμογή. Η ευελιξία του click clotting ανοίγει νέους δρόμους στα βιοϋλικά, δίνοντας έμπνευση και για άλλες εφαρμογές που αφορούν τη δομική ενίσχυση αδύναμων κυτταρικών δεσμών στον οργανισμό. Η ασφάλεια της χημικής αντίδρασης θεωρείται επιβεβαιωμένη για τα κύτταρα, εγγυώμενη ότι οι πρωτεϊνικοί δεσμοί δεν αλλοιώνουν την ευρύτερη βιολογία του αίματος γύρω από το τραύμα.

Οι σχεδιασμένοι θρόμβοι αντιπροσωπεύουν ένα τεράστιο άλμα στη μηχανική ιστών. Η αντιμετώπιση του αίματος ως ενός δυναμικού «υλικού» που μπορεί να χημικά να επαναπρογραμματιστεί προκειμένου να αποκτήσει υπερ-ανθεκτικές ιδιότητες, μετατοπίζει τη λογική της πρώτης βοήθειας. Δεν προσπαθούμε πλέον απλώς να σταματήσουμε τη ροή με εξωτερικά μέσα (γάζες, αιμοστατικά), αλλά «κλειδώνουμε» τα κύτταρα μεταξύ τους.

*Μπορείτε πλέον να προσθέσετε το Techgear.gr ως Προτιμώμενη Πηγή ενημέρωσης για τις αναζητήσεις σας στο Google Search!