211service.com
Klumščių šalintojai
Mažos dirbtinės kraujagyslės yra skirtos suteikti viltį pacientams, kuriems atliktas širdies šuntavimas. Problema ta, kad šie maži sintetiniai indai linkę užsikimšti. Dabar, biomedicinos inžinierius Donaldas Elbertas ir jo komanda Vašingtono universitete Sent Luise sukūrė naują medžiagą, skirtą apgauti kūną, kad jis iš savo ląstelių statytų kraujagysles.
Vašingtono universiteto bioinžinieriai įsivaizduoja, kad čia pavaizduotas gelis vieną dieną išspręs krešėjimo problemą mažose dirbtinėse kraujagyslėse. Gelis, pagamintas iš baltymų fragmentų (mėlynų stačiakampių), kraujo baltymo albumino (pilkų kuokštelių), signalinio lipido (geltonų dėmių) ir sintetinio polimero (mėlynų žvaigždžių), sužadintų endotelio ląsteles (pilkas gumulas), kurios yra žmogaus viduje. kraujagysles, kolonizuoti dirbtinių kraujagyslių vidų.
Užsikimšimo problemos šaknis yra termodinamika, sako Elbertas. Kai kraujagyslė yra pagaminta iš modifikuoto teflono – ar bet ko, išskyrus paties organizmo ląsteles – krešėjimo baltymai kraujyje atsitrenkia į kraujagyslių sieneles, prilimpa, išsiskleidžia ir tampa aktyvūs, sukeldami krešėjimo reakcijas. Krešuliai yra per maži, kad užblokuotų didelius kraujagysles, o iš tikrųjų tefloninės aortos yra dažnos. Tačiau siauresniuose nei šešių milimetrų induose krešuliai užsikemša. Vadinasi, širdies šuntavimo pacientai negali gauti mažų dirbtinių kraujagyslių implantų. Vietoj to, iš paciento kūno reikia paimti mažus kraujagysles, kad būtų galima nukreipti kraują. Tai yra papildoma operacija, ir galiausiai pacientui gali pritrūkti indų, kad galėtų nuimti derlių.
Multimedija
ANIMACIJA: Endotelio ląstelės ant gelio
Elberto sprendimas yra nauja danga dirbtinių indų viduje. Jis daugiausia sudarytas iš medžiagų, randamų žmogaus organizme. Polietilenglikolis, vienintelis sintetinis ingredientas, yra daugiafunkcis polimeras, naudojamas dantų pastoje ir šampūnuose. Patekęs į kraują, jis atstumia beveik visus krešėjimo baltymus, kurie bando prie jo prilipti. Albuminas, kraujo baltymas, yra įtrauktas, kad sujungtų polietilenglikolius. Polietilenglikolio ginklai yra susieti su dviem biologiškai aktyviais ingredientais. Vienas iš ingredientų yra baltymo fragmentas, veikiantis kaip Velcro, surišantis endotelio ląsteles, kurios iškloja žmogaus kraujagysles, prie dirbtinio pamušalo. Kitas biologiškai aktyvus ingredientas yra kraujyje esantis fermentas, kuris gali patraukti riebalinę medžiagą arba lipidą iš kraujotakos ir paversti jį lipidu, vadinamu sfingozino-1-fosfatu, kuris siunčia augimo ir išgyvenimo signalus endotelio ląstelėms.
Padaryti mišinį yra paprasta, sako Elbertas. Visi ingredientai sumaišomi vandenyje ir paliekami per naktį. Iki ryto jie suformuoja gelį.
Elbertas įsivaizduoja, kad sintetinis transplantatas, išklotas danga, galėtų būti įsiūtas į esamą kraujagyslę. Polietilenglikolis kurį laiką atstumtų daugumą krešėjimo baltymų. Tuo tarpu fermentas gamins ir išlaisvins lipidą, kuris signalizuoja endotelio ląsteles, skatindamas jas augti ant transplantato kraštų. Baltymų fragmentai laikytų ląsteles paviršiuje. Gelis išskirs daugiau lipidų, signalizuodamas ląstelėms dalytis ir kolonizuotis. Tikimasi, kad po mėnesio ar dviejų visas vidinis transplantato paviršius bus išklotas ląstelių sluoksniu, sako Elbertas. Ląstelės išskirtų chemines medžiagas, trukdančias krešėti, kaip tai daro natūraliai organizme.
Kiti mokslininkai su krešėjimo problema kovoja įvairiais būdais, pažymi Elbertas. Jis sako, kad daugelis žmonių bando sukurti kraujagysles audinių inžinerijos būdu. Audinių inžinieriai pašalina ląsteles iš paciento kraujagyslių, išaugina jas ant porėto vamzdelio ir puoselėja struktūrą, kol ji bus pakankamai tvirta, kad ją būtų galima pakartotinai implantuoti. Krešuliai šių kraujagyslių neužkemša, nes jie yra iškloti endotelio ląstelėmis. Tai veikia, sako Elbertas. Tačiau žmogaus kraujagyslės auginimas laboratorijoje yra lėtas ir neįtikėtinai brangus. Ir kraujagyslės gali būti trapios – kraujotaka gali nuplėšti ląsteles ir sukelti krešėjimą. Kiti bandė gaminti sintetinius indus iš krešuliui atsparių medžiagų. Tai pigūs ir tvirti. Ir jie kurį laiką priešinasi krešuliams. Tačiau po kelerių metų jie gali užsikimšti. Nė vienas metodas nebuvo visiškai sėkmingas gyvūnams.
Skirtingai nuo kitų alternatyvų, Elbertas sako, kad indai, padengti jo komandos medžiaga, būtų pigūs, lengvi, patvarūs, nekrešantys ir neimunogeniški. Iki šiol jo gelis praėjo kai kuriuos pradinius bandymus laboratorijoje. Endotelio ląstelės greitai migruoja ant gelio viršaus. Ląstelės prie jo prilimpa net srauto kameroje, kuri imituoja kraujo tėkmės kirpimo jėgą.
Elbertas priduria, kad jo komandos gelis taip pat gali padėti organizmui auginti naujus kraujagyslių tinklus. Juo apdorotos vištienos-kiaušinių plėvelės išaugino naujus indų tinklus. Galima įsivaizduoti, kad po širdies priepuolio medžiaga būtų dedama šalia širdies, kad lipidai išsisklaidytų į širdies sienelę ir susidarytų nauji kraujagyslės, kurios padėtų širdžiai išgyventi, sako jis.
Dar per anksti žinoti, kaip Elberto kraujagyslės ar gelis veiks žmogaus kūne, įspėja Robertas Langeris , MIT chemijos ir biologijos inžinerijos profesorius. Daugelis preparatų laboratorijoje atrodė daug žadantys, tačiau gyvūnams nepavyko, sako jis. Svarbiausia yra tyrimai su gyvūnais, ypač su kiaulėmis.
Saugumas taip pat kelia susirūpinimą, priduria Omolola Eniola-Adefeso , Mičigano universiteto chemijos inžinerijos docentas. Ji nerimauja, kad Elberto lipidai, siunčiantys daug signalų organizme, gali sutrikdyti normalius organizmo procesus.
Reikia būti labai atsargiems, sutinka Elbertas. Didelis lipidų kiekis gali slopinti imuninę sistemą ir sukelti ląstelių mirtį. Jis planuoja nustatyti, kiek jis gali pristatyti, kad stimuliuotų endotelio ląsteles be perkrovos. Jis sako, kad bandymai su gyvūnais prasidės 2007 m. ir tęsis mažiausiai ketverius metus.
Kalbant apie krešėjimo problemą, su ja dirba tiek inžinierių, kiek visoje šalyje yra bioinžinerijos skyrių, sako Eniola-Adefeso. Kol kas, pasak jos, Elberto metodas yra perspektyviausias.