Injektálható “tapasz” lágyrészek sérüléseinek lezárására
A kombinált összetételű, biokompatibilis hidrogél lágy, rugalmas szervek gyors vérzéscsillapítására alkalmas.
A Science Translational Medicine folyóiratban május 14-én jelent meg a University of California, Los Angeles és a University of California, San Diego kutatóinak cikke, amelyben egy injektálható tömítőanyagot, “tapaszt” fejlesztettek ki a lágy, rugalmas szervek gyors vérzéscsillapítására és szöveti tapadásának biztosítására.
A metakriloilizált humán rekombináns tropoelasztinnal (MeTro) és szilikát nanolemezkékkel (SN-ek; silicate nanoplatelets) formulázott mesterséges hidrogél jelentős javulást mutatott a szöveti tapadási szilárdság és a vérzéscsillapítás hatékonysága terén a tüdő- és artériasérüléseket tartalmazó preklinikai modellekben.
A lágyszövetek, például a tüdő, a szív és az erek sérülései állandó mozgásuk és rugalmasságuk miatt megnehezítik a sebészeti zárást. A varratok és kapcsok mechanikusan, mereven rögzülnek, vérveszteséget kockáztatva, amikor olyan szöveteken alkalmazzák őket, amelyek minden egyes lélegzetvétel vagy szívverés során tágulnak és összehúzódnak. A meglévő vérzéscsillapító szerek, beleértve a fibrin alapú tömítőanyagokat is, a véráramlás megfékezésére irányulnak, de az alvadási zavarokkal küzdő betegeknél intenzív alvadási reakciókat válthatnak ki. Az olyan termékek, mint a cianoakrilátok erős tapadást biztosítanak, ugyanakkor túlzott merevséget eredményeznek, ami megzavarhatja a szövetek természetes mozgását és citotoxikus hatású is lehet. A természetes polimer hidrogélek biokompatibilisek ugyan, de gyakran nem rendelkeznek a nedves vagy nagy rugalmasságú felületek lezárásához szükséges mechanikai szilárdsággal és tapadással. A Progel és a polietilén-glikol alapú FocalSeal korlátozott rugalmasságot mutat, és hosszabb alkalmazási időt igényel, ami csökkenti hatékonyságukat dinamikus szöveti környezetben.
A vérzéscsillapítást, rugalmasságot és tapadást egyesítő lágyszöveti tömítőanyagok köre tehát továbbra is igen szűk. A MeTro korábbi vizsgálatok során jó biokompatibilitást és a natív rugalmas szövetekéhez hasonló mechanikai tulajdonságokat mutatott. A grafén-oxiddal végzett korábbi módosítások növelték a szívósságot, míg a metakriloillal módosított zselatin javította az idegek helyreállításának képességét, ugyanakkor a vérzéscsillapító képesség továbbra is hiányosságot mutatott. A mostani eredmények szerint az SN-ek javíthatják az alvadási reakciót, miközben fenntartják a tömítőanyag mechanikai integritását.
A most megjelent tanulmányban a kutatók preklinikai vizsgálatokat végeztek egy MeTro és Laponite SN-eket kombináló mesterséges hidrogéllel a szöveti tapadás és a vérzéscsillapító hatékonyság lágyszövetekben történő felmérésére. A preklinikai vizsgálatokban patkányokon artériasérüléseket és sertés alanyokon tüdősérülést idéztek elő, hogy felmérjék a tömítőanyag teljesítményét lágy, rugalmas szervekben. A kutatók a MeTro/SN formuláció hatékonyságának dinamikus fiziológiai körülmények közötti elemzéséhez a tapadószilárdságot, az alvadási időt és a szöveti reakciót is mérték.
A MeTro és a különböző koncentrációjú SN-ek prepolimer oldatait készítették el és látható fény segítségével térhálósították. A vizsgálatok többek között ex vivo tapadószilárdsági méréseket tartalmaztak sertésbőrön, tüdő- és szívszöveteken, a felszakadáshoz szükséges erőhatást pedig lyuggatott kollagénlapokon értékelték. A véralvadási teljesítményt a MeTro/SN hidrogéllel és kereskedelmi forgalomban kapható vérzéscsillapítókkal kezelt friss emberi vérrel végzett alvadásiidő-elemzéssel értékelték. A biokompatibilitás értékelése magában foglalta a MeTro/SN hidrogél implantátumokat körülvevő szövetek élő/élettelen festését és szövettani elemzését. A további vizsgálatok közé tartozott a zéta-potenciál elemzése az elektrosztatikus kölcsönhatások értékelésére, valamint a nukleáris mágneses rezonancia spektroszkópia a hidrogél mátrix keresztkötéseinek és kémiai összetételének megerősítésére.
A MeTro/SN hidrogélek megnövekedett tapadási szilárdságot és szakítószilárdságot mutattak az önmagában alkalmazott MeTro-val és a kereskedelmi forgalomban kapható tömítőanyagokkal összehasonlítva. Sertés tüdőszöveten a MeTro/SN 23 kPa szakítószilárdságot ért el, szemben az önmagában használt MeTro 12 kPa értékével. Az ex vivo szívre gyakorolt nyomáspróbák során a MeTro/SN 47 kPa nyomást viselt el, szemben a MeTro 41 kPa értékével, ami a jobb szerkezeti integritást jelzi. A hemosztatikus vizsgálatok a MeTro/SN-kezelt mintákban a kezeletlen kontrollokhoz képest csökkent alvadási időt mutattak ki. Az 1% SN-t tartalmazó MeTro/SN hidrogéllel kezelt vér 12 perc alatt alvadt meg, míg a kezeletlen vérnek 15 percre volt szüksége. A hemolízis növekedése nem volt megfigyelhető, ami a gyorsabb alvadási reakció ellenére minimális sejtkárosodásra utal. Patkányok farokamputációs modelljében a MeTro/SN hidrogélek a MeTro-hoz képest körülbelül 91%-kal, a kezeletlen kontrollokhoz képest pedig 99%-kal csökkentették a vérveszteséget. A szövettani elemzés nem mutatott ki jelentős gyulladásos választ a MeTro/SN implantátumok körül hét és 28 nap után a patkányok szubkután szöveteiben. Fibrózis vagy limfocita infiltráció nem volt megfigyelhető, ami a hidrogél formuláció biokompatibilitását jelzi.
Sertések tüdősérüléses modelljeiben a MeTro/SN hidrogélek fiziológiás nyomáson 14 napig fenntartották a tömítés integritását és megakadályozták a vérveszteséget. A nyomásvizsgálat során nem észleltek jelentős leválást vagy szövetkárosodást, ami megerősíti a hidrogél tapadási stabilitását dinamikus szöveti környezetben.
A kutatók szerint a MeTro/SN hidrogélek biokompatibilis módon hatékony tömítést és vérzéscsillapítást biztosítanak lágy, rugalmas szövetekben. A tüdő- és artériaszöveteken tapasztalt jobb tapadási szilárdság és a nagyobb szakítószilárdság a klinikai alkalmazás lehetőségét jelzi olyan traumás sérüléseknél, ahol a hagyományos tömítőanyagok dinamikus körülmények között nem tudnak megtapadni.
Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:
Better than stitches: Researchers develop biocompatible patch for soft organ injuries
Irodalmi hivatkozás:
Mahsa Ghovvati et al, Rapid closure and hemostasis of ruptured soft tissues using a modified human tropoelastin-based sealant in preclinical models, Science Translational Medicine (2025). DOI: 10.1126/scitranslmed.adr6458
