Injizierbare Mikrogele verringern das chirurgische Blutungsrisiko bei Säuglingen

Biomedizinische Forscher haben ein injizierbares Mikrogel entwickelt, um Blutungen bei Säuglingen zu reduzieren, die eine chirurgische Behandlung benötigen. In einem Tiermodell reduzierte das künstlich hergestellte Mikrogel Blutungen um mindestens 50 %.

Wenn sich Erwachsene schneiden, stoppt ein mehrstufiger Prozess namens Hämostase die Blutung aus dem verletzten Blutgefäß. Die Blutstillung bei Säuglingen unterscheidet sich jedoch von der Blutstillung bei Erwachsenen. Dieser Unterschied kann problematisch sein, wenn Säuglinge wegen schwerwiegender medizinischer Probleme operiert werden müssen. Bei Operationen erhalten Patienten normalerweise Blut von erwachsenen Spendern, um den Blutverlust während der Operation auszugleichen.

Wenn Sie jedoch einem Säugling Blut von Erwachsenen geben, kann der Unterschied in der Hämostase bei Erwachsenen und bei Säuglingen zu einer zu starken Blutgerinnung führen, was die Wahrscheinlichkeit einer Thrombose erhöhen kann, bei der sich Blutgerinnsel in der Lunge oder anderswo bilden und das Baby gefährden.

Ashley Brown, Co-korrespondierende Autorin eines Artikels über das Werk

„Mein Forschungsteam hat sich viel mit chirurgischen Blutungen bei Neugeborenen beschäftigt, und wir wollten eine therapeutische Intervention entwickeln, die Blutungen reduziert und – im weiteren Sinne – die Notwendigkeit reduziert, dass Säuglinge während der Operation Bluttransfusionen für Erwachsene erhalten“, sagt Brown, der Lampe Distinguished Professor für Biomedizinische Technik am Lampe Joint Department of Biomedical Engineering der North Carolina State University und der University of North Carolina at Chapel Hill ist.

Zu diesem Zweck entwickelten die Forscher ein Material namens B-Knopf-getriggerte Mikrogele (BK-TriGs).

„Fibrin ist das wichtigste Gerinnungsprotein im menschlichen Blut“, erklärt Brown. „Es gibt eine kurze Aminosäuresequenz namens ‚B-Peptid‘, die Fibrinmoleküle miteinander verbindet, um dort Blutgerinnsel zu bilden, wo sie benötigt werden – und diese B-Peptide spielen eine besonders wichtige Rolle bei der Blutstillung bei Säuglingen. Die BK-TriGs sind künstlich hergestellte Partikel, die mit diesen B-Peptiden besetzt sind.“

Die Partikel können Wasser absorbieren und zu matschigen Hydrogelen werden, die die mechanischen Eigenschaften natürlicher Blutplättchen auf eine Weise nachahmen, die die Fähigkeit der B-Peptide maximiert, Fibrinnetzwerke zu bilden und Blutungen zu stillen.

Die Forscher testeten die BK-TriGs zunächst mit mikrofluidischen Geräten, die es ihnen ermöglichten, In-vitro-Tests durchzuführen, um zu sehen, wie die Mikrogele die Gerinnung im Blutplasma von menschlichen Erwachsenen und Säuglingen beeinflussten.

„Wir fanden heraus, dass BK-TriGs die Blutgerinnung im Plasma von Säuglingen besser verbessern als im Plasma von Erwachsenen, was wir erwartet hatten“, sagt Brown.

Um die Wirksamkeit der BK-TriGs weiter zu testen, arbeiteten die Forscher mit Labormäusen, die gentechnisch so verändert wurden, dass sie kein Fibrinogen, die Vorstufe von Fibrin, produzieren. Dies ermöglichte es den Forschern, den Labormäusen zunächst Säuglingsfibrinogen zuzuführen, sodass die Mäuse eine Form der Blutstillung zeigten, die der von Säuglingen ähnelt.

„Wir haben festgestellt, dass die BK-TriGs alle anderen von uns getesteten Optionen bei der Reduzierung des Blutverlusts übertrafen“, sagt Brown. „Konkret reduzierten die BK-TriGs den Blutverlust im Vergleich zur Kontrollgruppe um 50–60 %.“

Die nächsten Schritte der Arbeit bestehen darin, zu sehen, wie sich BK-TriGs im Vergleich zu anderen hämostatischen Therapeutika auf dem Markt schlagen, entweder allein oder in Verbindung mit BK-TriGs.

„Die Ergebnisse, über die wir hier berichten, sind aufregend, aber vom klinischen Einsatz sind wir noch weit entfernt“, sagt Brown. „Wir müssen sicherstellen, dass es keine unvorhergesehenen Risiken im Zusammenhang mit der Blutgerinnung gibt.

„Aber wenn wir feststellen, dass BK-TriGs sicher und wirksam sind, sind wir optimistisch, dass dies eine kostengünstige Möglichkeit sein könnte, die Chirurgie für Säuglinge sicherer zu machen. Die Herstellung der BK-TriG-Partikel wäre relativ kostengünstig – sicherlich im Vergleich zu Blutprodukten.“

Der Artikel „Hemostatic B-Knob Triggered MicroGels (BK-TriGs) to Address Bleeding in Neonates“ wird am 3. April in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte. Mitkorrespondierender Autor des Papiers ist Michael Daniele, Professor für Elektro- und Computertechnik sowie Biomedizintechnik an der NC State. Erstautor des Papiers ist Nooshin Zandi, ein Postdoktorand in der Lampe Joint Biomedical Engineering Department. Zu den Co-Autoren gehören Kimberly Nellenbach, eine ehemalige Postdoktorandin in der gemeinsamen Abteilung; Connor Moore, ein Student der gemeinsamen Abteilung; Julia Storch, eine ehemalige Studentin an der NC State; und Sara Abrahams und Matthew Flick vom UNC Blood Research Center.

Die Arbeit wurde mit Unterstützung der American Heart Association unter der Fördernummer 22TPA969368 durchgeführt; die National Science Foundation unter der Fördernummer 2211404; und das Comparative Medicine Institute am NC State.

Brown ist Mitbegründer von Selsym Biotech, Inc., das injizierbare Materialien zur Blutstillung entwickelt.

Quellen: