Novi biomaterijal koji se može primijeniti intravenski, smanjuje upalu u tkivu i podstiče oporavak ćelija i tkiva. Biomaterijal je testiran i dokazano efikasan u liječenju oštećenja srca uzrokovanih infarktom kod glodara, ali i kod velikih životinja. Pošto su Istraživači dokazali koncept na glodarima, taj bi biomaterijal mogao biti koristan i za pacijente s traumatskom ozljedom mozga, te plućnom arterijskom hipertenzijom.

"Biomaterijal omogućuje liječenje oštećenog tkiva iznutra prema van", rekla je Karen Kristman, profesorica bioinženjeringa na Kalifornijskom univerzitetu u San Dijegu i vodeća istraživačica u timu koji je razvio materijal. "To je novi pristup regenerativnom inženjeringu."

Studija o bezbjednosti i efikasnosti biomaterijala kod ljudi mogla bi započeti u roku od jedne do dvije godine, kaže Kristman. Tim koji okuplja bioinženjere i ljekare predstavio je svoja otkrića u izdanju Nejčer biomedikal inžinjeringa, prenosi Sajens Dejli.

vake godine Sjedinjene Države bilježe 785,000 novih slučajeva srčanog udara, a ne postoji tretman za popravak nastalog oštećenja srčanog tkiva. Nakon srčanog udara razvija se ožiljak koji smanjuje mišićnu funkciju i može dovesti do kongestivnog zatajenja srca.

"Bolest koronarnih arterija, akutni infarkt miokarda i kongestivno zatajenje srca i dalje su javnozdravstveni problem broj jedan koji danas pogađa naše društvo", rekao je doktor Rajan Rivs, ljekar na Odjeljenju za kardiovaskularnu medicinu UC San Dijego. "Kao intervencijski kardiolog, koji svakodnevno liječi pacijente s bolešću koronarnih arterija i kongestivnog zatajenja srca, volio bih da imam još jednu terapiju za poboljšanje ishoda kod pacijenata i smanjenje iscrpljujućih simptoma."

U prethodnim istraživanjima, tim na čelu s Kristmanovom, razvio je hidrogel izrađen od prirodne strukture srčanog mišićnog tkiva, poznatog i kao vanćelijska matrica (ECM). Gel se može ubrizgati u oštećeno tkivo srčanog mišića putem katetera. Gel gradi skelu u oštećenim dijelovima srca, podstičući rast i oporavak novih ćelija. Rezultati uspješnog kliničkog ispitivanja na ljudima u prvoj fazi zabilježeni su u jesen 2019. godine. No, budući da gel treba ubrizgati direktno u srčani mišić, postupak se može  primijeniti tek nakon sedam i više dana nakon srčanog udara, jer bi ranije ubrizgavanje iglom moglo izazvati štetu.

Zbog toga je tim želio da razvije tretman koji se može primijeniti odmah nakon srčanog udara. To je značilo razvoj biomaterijala koji se može infundirati u krvni sud u srcu u isto vrijeme kada i drugi tretmani, poput angioplastike ili stenta, ili ubrizgati intravenski.

"Nastojali smo da osmislimo terapiju biomaterijalom koji bi se mogao isporučiti teško dostupnim organima i tkivima. Osmislili smo metod iskorišćavanja krvotoka – krvne sudove koji već snabdijevaju krvlju te organe i tkiva", rekao je Martin Spang, glavni autor rada.

Jedna od prednosti novog biomaterijala je u tome što se ravnomjerno raspoređuje po oštećenom tkivu, jer se infundira ili ubrizgava intravenski. Nasuprot tome, hidrogel koji se ubrizgava putem katetera ostaje na određenim mjestima i ne širi se.

Kako nastaje biomaterijal

Istraživači su započeli su s hidrogelom koji su razvili, a za koji je dokazano da je kompatibilan s injekcijama krvi u sklopu ispitivanja bezbjednosti. Ali veličina čestica u hidrogelu je bila prevelika da bi  došla do oštećenih krvnih sudova. Spang, tada doktorand u laboratoriji doktorke Kristman, riješio je problem propuštajući tekući prekursor hidrogela kroz centrifugu, što je omogućilo prosijavanje većih čestica i zadržavanje čestica samo nano veličine. Dobijeni materijal prošao je kroz dijalizu i sterilno filtriranje prije zamrzavanja. Dodavanje sterilne vode konačnom prahu rezultira biomaterijalom koji se može ubrizgati intravenski ili infundirati u koronarnu arteriju u srcu.

Kako funcioniše postupak

Istraživači su zatim testirali biomaterijal na modelu srčanog udara glodara. Očekivali su da će materijal proći kroz krvne sudove i ući u tkivo, jer se razvijaju praznine između endotelnih ćelija u krvnim sudovima nakon srčanog udara.

Ali, dogodilo se još nešto. Biomaterijal vezan za te ćelije, zatvarajući praznine i ubrzavajući zacjeljivanje krvnih sudova, smanjio je i njihovu upalu. Istraživači su testirali biomaterijal i na srčanom udaru kod svinja, sa sličnim rezultatom.

Tim je, takođe, uspješno testirao hipotezu da bi isti biomaterijal mogao pomoći u liječenju drugih vrsta upala kod pacova, traumatskih ozljeda mozga i plućne arterijske hipertenzije. Kristmanova će izvesti nekoliko pretkliničkih studija za ta stanja.

Sljedeći koraci

"Iako je većina rada u studiji uključivala srce, mogućnosti liječenja drugih teško dostupnih organa i tkiva mogu otvoriti područje inženjeringa biomaterijala tkiva u liječenju novih bolesti", rekao je Spang.

U međuvremenu, Kristman, zajedno s Ventriks Bio, Ink. startapom čija je suosnivačica, planira zatražiti odobrenje FDA za provođenje studije na ljudima o aplikacijama novog biomaterijala za srčana oboljenja. To znači da klinička ispitivanja na ljudima počinju za jednu ili dvije godine.
"Jedan od glavnih razloga zašto liječimo tešku bolest koronarnih arterija i infarkt miokarda je da spriječimo disfunkciju lijeve komore i napredovanje do kongestivnog zatajenja srca", rekao je doktor Rivs. "Ova terapija koja se lako primjenjuje može imati značajnu ulogu u našem pristupu liječenju.