أفضل من الغرز.. تطوير رقعة لإصابات الأعضاء الرخوة

قام باحثون من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس وجامعة كاليفورنيا في سان دييجو بتطوير مادة مانعة للتسرب قابلة للحقن لإيقاف النزيف بسرعة وتعزيز التصاق الأنسجة في الأعضاء اللينة والمرنة.

تم تصنيع هذا الهيدروجيل الهندسي باستخدام تروبويلستين بشري معدّل بالميثاكريلويل (MeTro) وصفيحات نانوية من سيليكات لابونيت (SNs)، وقد أظهر تحسنات كبيرة في قوة التصاق الأنسجة والفعالية المرقئة في النماذج السريرية قبل السريرية التي تنطوي على إصابات الرئة والشرايين.

إصابات الأنسجة الرخوة

تُعقّد إصابات الأنسجة الرخوة، كالرئتين والقلب والأوعية الدموية، عملية الإغلاق الجراحي نظرًا لحركتها المستمرة ومرونتها.

تُثبّت الخيوط والأسلاك والدبابيس ميكانيكيًا، مما يُعرّضها لخطر فقدان الدم عند تطبيقها على الأنسجة التي تتمدد وتنقبض مع كل نفس أو نبضة قلب.

تهدف عوامل وقف النزيف الحالية، بما في ذلك المواد المانعة للتخثر القائمة على الفيبرين، إلى وقف تدفق الدم، ولكنها قد تُحفّز استجابات تخثر شديدة لدى المرضى الذين يعانون من اضطرابات تخثر الدم.

تُوفر منتجات مثل السيانو أكريلات التصاقًا قويًا، إلا أنها تُسبب صلابة مفرطة قد تُعطل حركة الأنسجة الطبيعية وتُسبب آثارًا سامة للخلايا.

تُعتبر الهلاميات المائية البوليمرية الطبيعية متوافقة حيويًا، لكنها غالبًا ما تفتقر إلى القوة الميكانيكية والالتصاق اللازمين لإغلاق الأسطح الرطبة أو شديدة المرونة.

يُظهر بروجيل وفوكال سيل، المصنوعان من بولي (إيثيلين جليكول)، مرونة محدودة ويتطلبان أوقات استخدام أطول، مما يُقلل من فعاليتهما في بيئات الأنسجة الديناميكية.

لا تزال مواد مانعة التسرب للأنسجة الرخوة التي تجمع بين وقف النزيف والمرونة والالتصاق محدودة، وقد أظهر ميترو سابقًا توافقًا حيويًا وخصائص ميكانيكية تُشبه تلك الموجودة في الأنسجة المرنة الطبيعية.

أدت التعديلات السابقة باستخدام أكسيد الجرافين إلى زيادة المتانة، بينما عزز الجيلاتين المُعدَّل بالميثاكريلويل إصلاح الأعصاب.

ومع ذلك، ظلت القدرات المُرقئة محدودة.

تتمتع المواد السادة العازلة بقدرة على تحسين استجابة التخثر مع الحفاظ على السلامة الميكانيكية للمادة السادة.

هلام مائي جديد

في الدراسة التي نشرت في مجلة Science Translational Medicine، "الإغلاق السريع وإيقاف النزيف للأنسجة الرخوة الممزقة باستخدام مادة مانعة للتسرب معدلة تعتمد على تروبوإستين بشري في نماذج ما قبل السريرية"، أجرى الباحثون اختبارات ما قبل السريرية على هلام مائي مصمم يجمع بين MeTro وLaponite SNs لتقييم التصاق الأنسجة وفعالية إيقاف النزيف في الأنسجة الرخوة.

شملت الاختبارات ما قبل السريرية نماذج لإصابات الشرايين لدى الفئران وإصابات الرئة لدى الخنازير لتقييم أداء المادة المانعة للتسرب في الأعضاء اللينة والمرنة.

قام الباحثون بقياس قوة الالتصاق، وزمن التخثر، واستجابة الأنسجة لتقييم فعالية تركيبة MeTro/SN في ظل ظروف فسيولوجية ديناميكية.

تم تحضير محاليل مسبقة البوليمر من MeTro وتركيزات مختلفة من SNs، وربطها باستخدام الضوء المرئي. خضعت الفئران والخنازير لإجراءات جراحية لتقييم فعالية المادة المانعة للتسرب.

شملت الاختبارات قياس قوة الالتصاق خارج الجسم الحي على أنسجة جلد الخنزير والرئة والقلب، مع تقييم ضغط الانفجار على صفائح الكولاجين المثقوبة.

قُيِّم الأداء المرقئ من خلال تحليل زمن التخثر باستخدام دم بشري طازج مُعالَج بهلاميات MeTro/SN المائية وعوامل مرقئ تجارية.

أظهرت هلاميات MeTro/SN المائية قوة التصاق وضغط انفجار أعلى مقارنةً بـ MeTro وحده والمواد المانعة للتسرب التجارية.

على أنسجة رئة الخنزير، حققت MeTro/SN قوة التصاق بلغت 23 كيلو باسكال مقارنةً بـ 12 كيلو باسكال لـ MeTro.

بلغ ضغط انفجار هلاميات MeTro/SN المائية التي تحتوي على 1% من SN 3.6 كيلو باسكال، متجاوزةً بذلك 2.8 كيلو باسكال لـ MeTro.

في اختبارات ضغط انفجار القلب خارج الجسم الحي، تحمّل MeTro/SN ضغطًا قدره 47 كيلو باسكال مقارنةً بـ 41 كيلو باسكال لـ MeTro، مما يُشير إلى تحسّن في سلامة هيكله.

كما أظهرت اختبارات ضغط انفجار صفائح الكولاجين قوة ميكانيكية فائقة في العينات المعالجة بـ MeTro/SN.

أظهر اختبار وقف النزيف انخفاضًا في زمن التخثر في العينات المعالجة بـ MeTro/SN مقارنةً بالمجموعة الضابطة غير المعالجة.

تجلط الدم المعالج بهلاميات MeTro/SN المائية المحتوية على 1% من SN خلال 12 دقيقة، بينما استغرق الدم غير المعالج 15 دقيقة.

لم تُلاحظ أي زيادة في انحلال الدم، مما يشير إلى تلف طفيف في الخلايا على الرغم من سرعة استجابة التخثر.

في نموذج بتر ذيل الفأر، قللت المواد الهلامية المائية MeTro/SN من فقدان الدم بنحو 91% مقارنة بـ MeTro وبنحو 99% مقارنة بالضوابط غير المعالجة.

أظهر التحليل النسيجي عدم وجود استجابة التهابية ملحوظة حول غرسات MeTro/SN بعد سبعة أيام و28 يومًا في الأنسجة تحت الجلد لدى الفئران، ولم يُلاحظ أي تليف أو تسلل للخلايا الليمفاوية، مما يشير إلى التوافق الحيوي لتركيبة الهيدروجيل.

في نموذج إصابة رئة الخنزير، حافظت هيدروجيلات MeTro/SN على سلامة الختم ومنعت فقدان الدم لمدة 14 يومًا تحت الضغوط الفسيولوجية، ولم يُلاحظ أي انفصال أو تلف كبير في الأنسجة أثناء اختبار الضغط، مما يؤكد ثبات التصاق الهلام المائي في بيئات الأنسجة الديناميكية.

خلص الباحثون إلى أن الهلاميات المائية MeTro/SN توفر إغلاقًا فعالًا وإيقافًا للنزيف في الأنسجة الرخوة والمرنة، مع الحفاظ على التوافق الحيوي في النماذج ما قبل السريرية.

يشير تحسين قوة الالتصاق وضغط الانفجار على أنسجة الرئة والشرايين إلى إمكانية استخدامها سريريًا في الإصابات الرضحية، حيث تفشل مواد الإغلاق التقليدية في الالتصاق في ظل ظروف ديناميكية.

وقد أدى دمج الخلايا الجذعية إلى تقليل زمن التخثر دون إحداث استجابات التهابية، مما يدعم قدرة الهيدروجيل على التدخل السريع في الجروح النزفية.