Полимер поможет предотвратить кровотечения при травмах и ранениях

Исследователи из Вашингтонского Университета (University of Washington, США) разработали новый инъекционный полимер PolySTAT, усиливающий свертывание крови. Вводимый простым уколом, полимер находит любые невидимые или внутренние повреждения и немедленно начинает работать.

Новое соединение, описанное и появившееся на обложке журнала Science Translational Medicine, может стать первой линией защиты при боевых повреждениях, дорожных происшествиях в сельской местности и поисково-спасательных операциях в далеких горах. Полимер прошел тестирование на крысах и, как утверждают исследователи, в ближайшие пять лет может достичь стадии клинических испытаний на человеке.

В первоначальном исследовании, проведенном на крысах, выжило 100% животных с обычно летальным повреждением бедренной артерии, которым был введен PolySTAT. В группе животных, которым вводили натуральный белок, способствующий свертыванию крови, выжило только 20% особей.

«Большинство пациентов быстро умирает от кровотечения», – говорит соавтор публикации доктор Натан Уайт (Nathan White), доцент экстренной медицинской помощи, сотрудничавший со специалистами по биоинженерии и химической инженерии над разработкой макромолекулы.

«Это то средство, которое теоретически вы можете набрать в шприц, положить в рюкзак и использовать при необходимости для остановки кровопотери и поддержания жизнеспособности человека достаточно долго для того, чтобы потом предоставить ему медицинскую помощь», – говорит Уайт.

Вначале исследовательская группа обратила внимание на фактор XIII – натуральный белок, синтезируемый в организме и помогающий ускорить свертывание крови.

В норме после повреждения возле раны начинают сосредотачиваться кровяные пластинки, формируя естественный барьер. Затем сеть специализированных нитей из белка фибрина образует сгустки, составляющие основу тромба. Если такая структура не может противостоять давлению вытекающей крови, сгусток разрывается и кровотечение продолжается.

И PolySTAT, и фактор XIII укрепляют кровяной сгусток, связывая нити друг с другом и добавляя поперечные связи, усиливающие переплет естественной «повязки».

«Разница как между сплетением двух веревок вместе и вязанием сети, – проводит аналогию соавтор публикации Сьюзи Пан (Suzie Pun), профессор биоинженерии, – Поперечно-связанная сеть гораздо прочнее».

Однако синтетический PolySTAT предлагает более сильную защиту против натуральных ферментов, расщепляющих кровяные сгустки. Эти ферменты помогают при залечивании ран, но они и мешают врачу остановить летальное кровотечение у пациента.

Но эти ферменты, разрезающие нити фибрина, не справляются со связями синтетического PolySTAT, встроившегося в сгусток, что сохраняет его интактным в течение критически важных часов после ранения.

«Мы проверили, насколько прочны были сформированные сгустки, – рассказывает ведущий автор публикации Лесли Чан (Leslie Chan), докторант Вашингтонского Университета по биоинженерии, – Животные, которым вводили PolySTAT, кровоточили гораздо меньше и все выжили».

Синтетический полимер обладает также другими преимуществами перед традиционными противогеморрагическими способами лечения, отмечает Уайт. Компоненты крови дорогие, нуждаются в бережном хранении и могут зарастать бактериями или переносить инфекционные заболевания. Кроме того, сотни белков, вводимые в организм пациента во время переливания крови, могут привести к неожиданным последствиям.

После травматического повреждения в организме также происходит потеря белка, особенно важного для формирования нитей фибрина. Когда его уровень опускается ниже критической величины, существующие препараты перестают работать, и пациент чаще всего погибает. В настоящей работе исследователи обнаружили, что PolySTAT продолжал выполнять функции даже в тех случаях, когда содержание структурных компонентов фибрина оказывалось критически низким.

Кроме того, исследовательская группа из Вашингтонского Университета использовала высокоспецифичный белок, связывающий только фибрин в месте ранения. Он не связывает предшественник фибрина, циркулирующий в крови. То есть, PolySTAT не должен формировать угрожающие здоровью тромбы, которые могут привести к инсульту или закупорке сосудов.

Несмотря на то, что, по первичной оценке, уровень безопасности полимера подает хорошие надежды, исследователи заявляют, что следующие этапы работы будут включать тестирование на более крупных животных и дополнительный поиск возможного связывания полимера с другими веществами. Исследователи также планируют определить возможности полимера в лечении гемофилии и внедрения его в повязки.

По материалам University of Washington

Оригинальная статья:
L. W. Chan, X. Wang, H. Wei, L. D. Pozzo, N. J. White, S. H. Pun. A synthetic fibrin cross-linking polymer for modulating clot properties and inducing hemostasis. Science Translational Medicine, 2015; 7 (277): 277ra29 DOI: 10.1126/scitranslmed.3010383