بیومتریال را می توان به صورت داخل وریدی تزریق کرد و کاربرد بالقوه ای در حملات قلبی، آسیب های مغزی دارد.

یک بیومتریال جدید که می تواند به صورت داخل وریدی تزریق شود، التهاب را در بافت کاهش می دهد و باعث ترمیم سلول و بافت می شود. این بیومتریال آزمایش شده و در درمان آسیب بافتی ناشی از حملات قلبی در مدل‌های جوندگان و حیوانات بزرگ ثابت شده است. محققان همچنین اثبات مفهومی را در مدل جوندگان ارائه کردند که نشان می‌دهد این ماده زیستی می‌تواند برای بیماران مبتلا به آسیب مغزی تروماتیک و فشار خون شریانی ریوی مفید باشد.

کارن کریستمن، استاد مهندسی زیستی در دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو و محقق ارشد تیم سازنده این ماده، می‌گوید: «این ماده زیستی امکان درمان بافت آسیب‌دیده را از درون به بیرون می‌دهد. “این یک رویکرد جدید برای مهندسی احیا است.”

کریستمن افزود: مطالعه در مورد ایمنی و اثربخشی این ماده زیستی در افراد انسانی می تواند ظرف یک تا دو سال آغاز شود. این تیم که مهندسان زیستی و پزشکان را گرد هم می آورد، یافته های خود را در شماره 29 دسامبر ارائه کرد. مهندسی زیست پزشکی طبیعت.

تخمین زده می شود که سالانه 785000 مورد حمله قلبی جدید در ایالات متحده وجود دارد و هیچ درمانی برای ترمیم آسیب ناشی از آن به بافت قلب وجود ندارد. پس از حمله قلبی، بافت اسکار ایجاد می شود که عملکرد ماهیچه ها را کاهش می دهد و می تواند منجر به نارسایی احتقانی قلب شود.

دکتر رایان آر. ریوز، پزشک بخش پزشکی قلب و عروق دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو گفت: بیماری عروق کرونر، انفارکتوس حاد میوکارد و نارسایی احتقانی قلب همچنان سنگین ترین مشکلات سلامت عمومی هستند که جامعه ما را تحت تاثیر قرار می دهد. “به عنوان یک متخصص قلب مداخله ای که بیماران مبتلا به بیماری عروق کرونر و نارسایی احتقانی قلب را به صورت روزانه درمان می کند، دوست دارم درمان دیگری برای بهبود نتایج بیمار و کاهش علائم ناتوان کننده داشته باشم.”

در مطالعات قبلی، تیم به رهبری کریستمن هیدروژلی ساخته شده از داربست طبیعی بافت عضله قلب، که به عنوان ماتریکس خارج سلولی (ECM) نیز شناخته می شود، ساخته شده است که می تواند از طریق کاتتر به بافت عضله قلب آسیب دیده تزریق شود. این ژل یک داربست در نواحی آسیب دیده قلب ایجاد می کند و رشد و ترمیم سلول های جدید را تشویق می کند. نتایج حاصل از یک کارآزمایی بالینی موفق فاز 1 روی انسان در پاییز 2019 گزارش شد. اما از آنجایی که نیاز به تزریق مستقیم به عضله قلب دارد، فقط یک هفته یا بیشتر پس از حمله قلبی قابل استفاده است – زودتر ممکن است به دلیل سوزن آسیب وارد شود. روش تزریق مبتنی بر

این تیم می خواستند درمانی ایجاد کنند که بتواند بلافاصله پس از حمله قلبی انجام شود. این به معنای ساخت یک ماده زیستی است که می تواند همزمان با سایر درمان ها مانند آنژیوپلاستی یا استنت به رگ خونی در قلب تزریق شود یا به صورت داخل وریدی تزریق شود.

گفت: «ما به دنبال طراحی یک درمان بیومتریال بودیم که بتواند به اندام‌ها و بافت‌های غیرقابل دسترسی تحویل داده شود، و به روشی برای استفاده از جریان خون – عروقی که قبلاً به این اندام‌ها و بافت‌ها خون می‌رسانند، رسیدیم.» مارتین اسپنگ، اولین نویسنده مقاله که دکترای خود را دریافت کرد. در گروه کریستمن در بخش مهندسی زیستی Shu Chien-Gene Lay.

یکی از مزایای بیومتریال جدید این است که به طور یکنواخت در سراسر بافت آسیب دیده توزیع می شود، زیرا به صورت داخل وریدی تزریق یا تزریق می شود. در مقابل، هیدروژل تزریق شده از طریق کاتتر در مکان های خاص باقی می ماند و پخش نمی شود.

بیومتریال چگونه ساخته می شود

محققان در آزمایشگاه کریستمن با هیدروژلی که تولید کردند شروع کردند، که ثابت شد با تزریق خون به عنوان بخشی از آزمایش‌های ایمنی سازگار است. اما اندازه ذرات موجود در هیدروژل برای هدف قرار دادن رگ های خونی نشتی بسیار بزرگ بود. اسپنگ، سپس دکترا. دانشجوی آزمایشگاه کریستمن، این مشکل را با قرار دادن پیش ماده مایع هیدروژل از طریق یک سانتریفیوژ حل کرد که امکان الک کردن ذرات بزرگتر و حفظ ذرات در اندازه نانو را فراهم می کرد.

مواد به دست آمده از طریق دیالیز و فیلتر استریل قبل از خشک شدن انجمادی قرار داده شد. افزودن آب استریل به پودر نهایی منجر به ایجاد یک ماده زیستی می شود که می تواند به صورت داخل وریدی تزریق شود یا به شریان کرونر در قلب تزریق شود.

چگونه کار می کند

سپس محققان این ماده زیستی را بر روی مدل حمله قلبی جوندگان آزمایش کردند. آنها انتظار داشتند که این ماده از رگ های خونی عبور کند و به بافت وارد شود زیرا پس از حمله قلبی بین سلول های اندوتلیال در رگ های خونی شکاف ایجاد می شود.

اما اتفاق دیگری افتاد. مواد زیستی به آن سلول‌ها متصل می‌شوند، شکاف‌ها را می‌بندند و بهبود رگ‌های خونی را تسریع می‌کنند و در نتیجه التهاب را کاهش می‌دهند. محققان این ماده زیستی را در مدل خوک حمله قلبی نیز با نتایج مشابهی آزمایش کردند.

این تیم همچنین با موفقیت این فرضیه را آزمایش کردند که همان بیوماد می تواند به هدف قرار دادن انواع دیگر التهاب در مدل های موش آسیب مغزی تروماتیک و فشار خون شریانی ریوی کمک کند. آزمایشگاه کریستمن چندین مطالعه پیش بالینی را برای این شرایط انجام خواهد داد.

مراحل بعدی

اسپنگ گفت: «در حالی که اکثر کار در این مطالعه مربوط به قلب بود، امکان درمان سایر اندام‌ها و بافت‌های غیرقابل دسترسی می‌تواند زمینه مهندسی بافت/زیست مواد را برای درمان بیماری‌های جدید باز کند.»

در همین حال، کریستمن و ونتریکس بیو، استارت آپی که او یکی از بنیانگذاران آن است، در حال برنامه ریزی برای درخواست مجوز از FDA برای انجام مطالعه بر روی انسان در مورد کاربردهای بیومتریال جدید برای بیماری های قلبی هستند. این بدان معنی است که آزمایشات بالینی انسانی در یک یا دو سال آینده آغاز می شود.

دکتر ریوز گفت: «یکی از دلایل اصلی ما برای درمان بیماری شدید عروق کرونر و انفارکتوس میوکارد، جلوگیری از اختلال عملکرد بطن چپ و پیشرفت به سمت نارسایی احتقانی قلب است. “این درمان آسان برای اجرا، این پتانسیل را دارد که نقش مهمی در رویکرد درمانی ما ایفا کند.”