مهندسان MIT یک پچ قابل انعطاف برای تحویل دارو ساخته اند که می تواند پس از حمله قلبی روی قلب قرار گیرد تا به بهبود و بازسازی بافت قلب کمک کند.
پچ جدید برای حمل بسیاری از داروهای مختلف طراحی شده است که می توانند در زمان های مختلف طبق یک برنامه از پیش برنامه ریزی شده منتشر شوند. در مطالعه ای بر روی موش ها، محققان نشان دادند که این درمان باعث کاهش ۵۰ درصدی بافت آسیب دیده قلب و بهبود قابل توجهی عملکرد قلب می شود.
به گفته محققان، در صورت تایید برای استفاده در انسان، چنین تکه هایی می توانند به بازماندگان حمله قلبی کمک کنند تا عملکرد قلب خود را بیش از آنچه در حال حاضر ممکن است بهبود بخشند.
آنا ژاکلنک، محقق اصلی در موسسه کخ MIT برای تحقیقات سرطان یکپارچه میگوید: “وقتی فردی دچار حمله قلبی شدید، بافت آسیبدیده قلب نمیتواند به طور موثر بازسازی شود، که منجر به از دست دادن دائمی عملکرد قلب میشود. بافت آسیبدیده بهبود نمییابد.” هدف ما این است که این عملکرد را بازیابی کنیم و به مردم کمک کنیم پس از سکته قلبی، قلب قویتر و انعطافپذیرتری را به دست آورند.»
Jaklenec و Robert Langer، استاد موسسه David H. Koch در MIT و یکی از اعضای موسسه Koch، نویسندگان ارشد این مطالعه جدید هستند. امروز به نظر می رسد بیومواد سلولی. اریکا وانگ، محقق سابق پسادکتری MIT، نویسنده اصلی مقاله است.
تحویل داروی برنامه ریزی شده
پس از حمله قلبی، بسیاری از بیماران تحت عمل جراحی بای پس قرار می گیرند که جریان خون را به قلب بهبود می بخشد اما بافت آسیب دیده قلب را ترمیم نمی کند. در مطالعه جدید، تیم MIT می خواست پچی ایجاد کند که بتواند در حین جراحی روی قلب اعمال شود.
آنها امیدوار بودند که این پچ بتواند داروها را در مدت زمان طولانی برای تسریع بهبود بافت ارائه دهد. بسیاری از بیماری ها، از جمله بیماری های قلبی، نیاز به درمان مرحله ای خاص دارند، اما اکثر سیستم ها داروها را به طور همزمان ترشح می کنند. زایمان به موقع، درمان را با بهبودی هماهنگ می کند.
Jaklenec می گوید: «در حالی که جراح در حال انجام عمل جراحی قلب باز است، ما می خواستیم ببینیم که آیا مداخله درمانی دقیق برنامه ریزی شده برای کمک به بهبود قلب در محل دقیق آسیب ممکن است یا خیر.
برای دستیابی به این هدف، محققان تصمیم گرفتند تا میکروذرات دارورسانی را که قبلا توسعه داده بودند، تطبیق دهند که از کپسول هایی تشکیل شده است که شبیه فنجان های قهوه کوچک با درب هستند. این کپسول ها از پلیمری به نام PLGA ساخته شده اند و می توانند با دارو مهر و موم شوند.
با تغییر وزن مولکولی پلیمرهای مورد استفاده برای ایجاد کلاهک، محققان می توانند سرعت تخریب آنها را کنترل کنند. این به آنها اجازه می دهد تا ذرات را برنامه ریزی کنند تا محتوای خود را در زمان های خاص منتشر کنند. برای این کاربرد، محققان از ۱-۳، ۷-۹ روز پس از کاشت استفاده کردند. و ۱۲-۱۴. آنها ذراتی را طراحی کردند که در چند روز متلاشی شدند.
این به آنها اجازه داد تا رژیمی متشکل از سه دارو ایجاد کنند که به روش های مختلف از بهبود قلب حمایت می کند. اولین مجموعه از ذرات نورگولین-۱ را آزاد می کند، یک فاکتور رشد که به جلوگیری از مرگ سلولی کمک می کند. در زمان بعدی، ذرات VEGF را آزاد میکنند، یک فاکتور رشد که باعث تشکیل رگهای خونی اطراف قلب میشود. دسته نهایی ذرات، داروی مولکولی کوچکی به نام GW788388 را آزاد می کند که از تشکیل بافت اسکار که می تواند پس از حمله قلبی ایجاد شود، جلوگیری می کند.
Jaklenec می گوید: «زمانی که بافت بازسازی می شود، یک سری مراحل با دقت زمان بندی شده را دنبال می کند. دکتر وانگ سیستمی ایجاد کرده است که مواد ضروری را در زمان مناسب، به ترتیبی که بدن به طور طبیعی برای بهبودی استفاده می کند، ارائه می دهد.
محققان ردیف هایی از این ذرات را در ورقه های نازکی از یک هیدروژل سخت اما انعطاف پذیر، شبیه به یک لنز تماسی، قرار دادند. این هیدروژل از آلژینات و PEGDA ساخته شده است، دو پلیمر زیست سازگار که در نهایت در بدن تجزیه می شوند. برای این مطالعه، محققان تکه های فشرده و مینیاتوری به قطر تنها چند میلی متر ایجاد کردند.
وانگ میگوید: “ما آرایههایی از این ذرات را در یک پچ هیدروژل محصور میکنیم و سپس میتوانیم این چسب را با جراحی در قلب کاشته کنیم. به این ترتیب، ما در واقع درمان را در این ماده برنامهریزی میکنیم.”
عملکرد بهتر قلب
پس از ایجاد این تکهها، محققان آنها را روی کرههای بافت قلب حاوی کاردیومیوسیتهای تولید شده از سلولهای بنیادی پرتوان القایی آزمایش کردند. این کرهها همچنین حاوی سلولهای اندوتلیال و فیبروبلاستهای قلب بطن انسان بودند که اجزای مهم قلب هستند.
محققان این کره ها را در معرض شرایط کم اکسیژن قرار دادند و اثرات حمله قلبی را تقلید کردند و سپس تکه هایی روی آن ها قرار دادند. آنها دریافتند که این تکهها رشد رگهای خونی را تشویق میکنند و به سلولهای بیشتری کمک میکنند تا زنده بمانند و میزان فیبروز ایجاد شده را کاهش میدهند.
در آزمایشهایی که روی مدل موش حمله قلبی انجام شد، محققان همچنین شاهد پیشرفتهای قابل توجهی پس از پچ درمانی بودند. در مقایسه با عدم درمان یا تزریق داخل وریدی همان دارو، حیوانات تحت درمان با پچ ۳۳ درصد نرخ بقای بالاتر، ۵۰ درصد کاهش در مقدار بافت آسیب دیده و افزایش قابل توجه برون ده قلبی را نشان دادند.
محققان نشان دادند که این تکه ها با گذشت زمان حل شده و در عرض یک سال به یک لایه بسیار نازک تبدیل شدند بدون اینکه به عملکرد مکانیکی قلب آسیبی وارد شود.
لانگر میگوید: «این یک راه مهم برای ترکیب دارو و مواد زیستی در درمانهای بالقوه جدید برای بیماران است.
از داروهای آزمایششده در این مطالعه، نورولولین-۱ و VEGF در آزمایشهای بالینی برای درمان بیماریهای قلبی آزمایش شدهاند، اما GW788388 فقط در مدلهای حیوانی مورد بررسی قرار گرفته است. اکنون محققان امیدوارند پچ خود را در مدل های حیوانی دیگری به امید انجام یک کارآزمایی بالینی در آینده آزمایش کنند.
نسخه فعلی پچ باید با جراحی کاشته شود، اما محققان در حال بررسی امکان ترکیب این ریزذرات در استنتهایی هستند که میتوانند در شریانها قرار داده شوند تا داروها را طبق یک برنامه برنامهریزی شده تحویل دهند.
سایر نویسندگان مقاله عبارتند از: الیزابت کال، بینبین یانگ، بهناز اسحاقی، لینزیکسوان ژانگ، شین یانگ، استیسی کیاوهوی لین، جولی هان، آلانا بککس، یوتینگ هوانگ، سوینج مورسالووا، چوهان جویس چی و یی لیو.
این محققان توسط شورای تحقیقات علوم طبیعی و مهندسی کانادا و موسسه ملی قلب، ریه و خون ایالات متحده حمایت شدند.