Un equipo interdisciplinario de investigadores ha desarrollado un parche inteligente diseñado para monitorear la sangre de un paciente y liberar medicamentos anticoagulantes según sea necesario para prevenir la aparición de coágulos sanguíneos peligrosos, una condición conocida como trombosis. En un modelo animal, el parche erase demostró que es más eficaz para prevenir la trombosis que los métodos tradicionales de administración de medicamentos. El trabajo fue realizado por investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill.
La trombosis ocurre cuando los coágulos de sangre interrumpen el flujo normal de sangre en el cuerpo, lo que puede causar problemas de salud graves como embolia pulmonar, ataque cardíaco o accidente cerebrovascular. Los tratamientos actuales a menudo dependen del uso de anticoagulantes, como la heparina, que requierenpacientes para analizar su sangre de forma regular a fin de asegurar las dosis adecuadas. Una dosis demasiado grande puede causar problemas como hemorragia espontánea, mientras que las dosis demasiado pequeñas pueden no ser capaces de prevenir una recaída de la trombosis.
"Nuestro objetivo era generar un parche que pueda controlar la sangre de un paciente y liberar medicamentos adicionales cuando sea necesario; efectivamente, un sistema autorregulador", dice Zhen Gu, co-autor correspondiente en un documento que describe el trabajo. Gu es unprofesor asociado en el programa conjunto de ingeniería biomédica en NC State y UNC.
"Hace dos años, hablé con Zhen Gu sobre la importante necesidad clínica de un suministro preciso de anticoagulantes", dice Caterina Gallippi, autora corresponsal y profesora asociada en el programa conjunto de ingeniería biomédica. "Nosotros, junto con el profesorYong Zhu en el departamento de ingeniería mecánica en NC State, reunió un equipo de investigación e inventó este parche ".
El parche incorpora microagujas hechas de un polímero que consiste en ácido hialurónico HA y el medicamento Heparina. El polímero ha sido modificado para responder a la trombina, una enzima que inicia la coagulación en la sangre.
Cuando los niveles elevados de enzimas de trombina en el torrente sanguíneo entran en contacto con la microaguja, las enzimas rompen las cadenas de aminoácidos específicas que unen la heparina al HA, liberando la heparina en el torrente sanguíneo.
"Mientras más trombina hay en el torrente sanguíneo, más heparina se necesita para reducir la coagulación", dice Yuqi Zhang, estudiante de doctorado en el laboratorio de Gu y coautor del artículo ". Así que creamos un desechableparche en el que cuanto más trombina hay en el torrente sanguíneo, más heparina se libera ".
"Mejoraremos aún más la cantidad de carga del medicamento en el parche. La cantidad de heparina en un parche se puede adaptar a las necesidades específicas del paciente y reemplazarse diariamente, o con menos frecuencia, según sea necesario", dice Jicheng Yu, Ph.D. estudiante en el laboratorio de Gu y el otro co-autor principal del artículo. "Pero la cantidad de heparina que se libera al paciente en un momento dado estará determinada por los niveles de trombina en la sangre del paciente".
El equipo de investigación probó el parche inteligente HA-Heparin en un modelo de ratón. En los experimentos, se inyectó a los sujetos grandes dosis de trombina, lo que resultaría en una coagulación sanguínea mortal de los pulmones si no se trata.
En el primer experimento, los ratones se dejaron sin tratamiento, se les administró una inyección de heparina o se les administró el parche inteligente HA-Heparin. Los ratones fueron inyectados con trombina 10 minutos después. Quince minutos después de la inyección de trombina, solo los ratones que recibieronningún tratamiento murió.
En el segundo experimento, la trombina se inyectó seis horas después del tratamiento. Quince minutos después de la inyección de trombina, todos los ratones con el parche inteligente HA-Heparin estaban bien, pero alrededor del 80 por ciento de los ratones que recibieron la inyección de heparina habían tenidomurió.
"Estamos entusiasmados con la posibilidad de usar un parche inteligente de circuito cerrado y autorregulador para ayudar a tratar una afección que afecta a miles de personas cada año, mientras esperamos que también reduzca los costos del tratamiento", dice Gu. "Este documentorepresenta un buen primer paso, y ahora estamos buscando fondos para realizar pruebas preclínicas adicionales ".
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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