Konstgjorda trombocythärmar utvecklade av ett forskarlag från Case Western Reserve University och University of California, Santa Barbara, kan stoppa blödningar i musmodeller 65 procent snabbare än vad naturen kan på egen hand.

För första gången, forskarna har kunnat integrera formen, storlek, flexibilitet och ytkemi hos riktiga blodplättar på albuminbaserade partikelplattformar. Forskarna tror att dessa fyra designfaktorer tillsammans är viktiga för att få blodproppar att bildas snabbare selektivt vid vaskulära skadeställen samtidigt som det förhindrar att skadliga proppar bildas urskillningslöst någon annanstans i kroppen.

Den nya tekniken, redovisas i tidskriften ACS Nano , syftar till att hejda blödningar hos patienter som lider av traumatisk skada, genomgår operationer eller lider av koagulationsstörningar på grund av trombocytdefekter eller brist på blodplättar. Ytterligare, Tekniken kan användas för att leverera läkemedel till målplatser hos patienter som lider av ateroskleros, trombos eller andra patologiska tillstånd som är involverade i blodplättar.

Anirban Sen Gupta, en docent i biomedicinsk teknik vid Case Western Reserve, tidigare designade peptidbaserade ytkemi som efterliknar de koagelrelevanta aktiviteterna hos riktiga blodplättar. Att bygga vidare på detta arbete, Sen Gupta fokuserar nu på att införliva morfologiska och mekaniska signaler som finns naturligt i blodplättar för att ytterligare förfina designen.

"Morfologiska och mekaniska faktorer påverkar marginalen av naturliga blodplättar till blodkärlsväggen, och endast när de är nära väggen kan de kritiska koagelfrämjande kemiska interaktionerna äga rum, " han sa.

Dessa naturliga signaler motiverade Sen Gupta att slå sig ihop med Samir Mitragotri, en professor i kemiteknik vid UC Santa Barbara, vars laboratorium nyligen har utvecklat albuminbaserad teknik för att tillverka partiklar som efterliknar geometrin och mekaniska egenskaper hos röda blodkroppar och blodplättar.

Tillsammans, teamet har utvecklat artificiella trombocytliknande nanopartiklar (PLN) som kombinerar morfologiska, mekaniska och ytkemiska egenskaper hos naturliga blodplättar.

Forskarna tror att denna raffinerade design kommer att kunna simulera naturliga blodplättars förmåga att effektivt kollidera med större och mjukare röda blodkroppar i systemiskt blodflöde. Kollisionerna orsakar marginering - trycker ut blodplättarna ur huvudflödet och närmare blodkärlsväggen - vilket ökar sannolikheten för att interagera med ett skadeställe.

Ytbeläggningarna gör att de konstgjorda blodplättarna kan förankras vid skadeställespecifika proteiner, von Willebrand Faktor och kollagen, samtidigt som de får de naturliga och konstgjorda blodplättarna att samlas snabbare på skadestället.

Tester i musmodeller visade att intravenös injektion av dessa artificiella blodplättar bildade blodproppar på platsen för skadan tre gånger snabbare än naturliga blodplättar enbart i kontrollmöss.

Förmågan att interagera selektivt med skadeställets proteiner, såväl som förmågan att förbli mekaniskt flexibel som naturliga blodplättar, gör det möjligt för dessa konstgjorda blodplättar att säkert åka genom de minsta blodkärlen utan att orsaka oönskade blodproppar.

Albumin, ett protein som finns i blodserum och ägg, används redan med cancerläkemedel och anses vara ett säkert material. Konstgjorda blodplättar som inte blir inblandade i en koagel och fortsätter att cirkulera metaboliseras inom en till två dagar.

Forskarna tror att den nya konstgjorda trombocytdesignen kan vara ännu mer effektiv vid större blodflöden där marginalen till blodkärlsväggen är mer framträdande. De förväntar sig att snart börja testa dessa funktioner.

Denna forskning finansierades tidigare av American Heart Association och finansieras för närvarande av National Institutes of Health.

Förutom att stoppa blödning, Sen Gupta tror att tekniken också kan vara användbar för att leverera blodproppsbrytande läkemedel direkt till blodproppar, att behandla hjärtinfarkt eller stroke utan att systemiskt behöva avbryta kroppens koagulationsmekanism. De konstgjorda blodplättarna kan också användas för att leverera cancerläkemedel till metastaserande tumörer som har höga blodplättsinteraktioner. Sen Gupta söker anslag för att fortsätta det arbetet.