Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Travmatik yaralanmalar, 45 yaş ve altı insanlar arasında ABD'de önde gelen ölüm nedenlerinden biridir. Bu tür yaralanmalar dünya çapında yılda 3 milyondan fazla ölüme neden olmaktadır. Bu tür yaralanmaların ölüm oranını azaltmak için, birçok araştırmacı, bir iç yaralanma bölgesine girebilen ve hasta tedavi için hastaneye ulaşana kadar kanamayı durdurmaya yardımcı olan hücreleri çekebilen enjekte edilebilir nano parçacıklar üzerinde çalışıyor.

Bu parçacıkların bazıları hayvanlar üzerinde yapılan çalışmalarında umut vaat etmiş olsa da hiçbiri henüz insanlar üzerinde test edilmemiştir. Bunun bir nedeni, bu tür parçacıkların etki mekanizması ve potansiyel güvenliği hakkında bilgi eksikliğidir. Bu faktörlere daha fazla ışık tutmak için MIT kimya mühendisleri, farklı büyüklükteki polimer nano parçacıkların vücutta nasıl dolaştığını ve kanın pıhtılaşmasını destekleyen hücreler olan trombositlerle nasıl etkileşime girdiğini gösteren ilk sistematik çalışmayı gerçekleştirdiler.

Fareler üzerinde yapılan bir çalışmada araştırmacılar yaklaşık 150 nanometre çapındaki orta büyüklükteki parçacıkların kanamayı durdurmada en etkili seçim olduğunu gösterdiler. Bu parçacıkların ayrıca, daha büyük parçacıkların sıklıkla yaptığı akciğerlere veya diğer hedef dışı bölgelere taşınma olasılığı çok daha düşüktü.

MIT Enstitüsü’nde Kimya Mühendisliği Bölüm Başkanı Profesörü Paula Hammond, "Nano sistemlerde her zaman karaciğerde ve dalakta bir miktar birikim olur, ancak vücuttaki bu filtrasyon alanlarından çok aktif sistemin yarada birikmesini isteriz" dedi.

Boyutun etkisi

Hemostatik nano parçacıklar olarak da adlandırılan kanamayı durdurabilen nano parçacıklar çeşitli şekillerde yapılabilir. En yaygın olarak kullanılan stratejilerden biri; kan pıhtılaşmasını başlatan kan hücreleri olan trombositleri çeken bir protein veya peptit ile konjuge edilmiş biyo-uyumlu bir polimerden yapılmış nano parçacıklar oluşturmaktır.

Bu çalışmada araştırmacılar, parçacıklarını yapmak için GRGDS adlı bir peptit ile konjuge edilmiş PEG-PLGA olarak bilinen bir polimer kullandılar. Polimerik parçacıkların kanamayı durdurmaya yönelik önceki çalışmalarının çoğu, 300 ila 500 nanometre arasında değişen parçacıklara odaklanmıştır. Bununla birlikte, boyutların nano parçacıkların işlevini nasıl etkilediğini sistematik olarak analiz eden herhangi bir çalışma varsa da çok az bulunmaktadır.

Hayvanlar üzerinde yapılan araştırmalar daha büyük nano parçacıkların kanamayı durdurmaya yardımcı olabileceğini göstermiştir, ancak bu parçacıklar akciğerlerde de birikme eğilimindedir. Bu da akciğerlerde istenmeyen pıhtılaşmaya neden olabilir. Yeni çalışmada, MIT ekibi küçük (100 nanometreden az), orta (140 ila 220 nanometre) ve büyük (500 ila 650 nanometre) dâhil olmak üzere bir dizi nano parçacığı analiz etti.

İlk olarak, çeşitli koşullar altında aktif trombositlerle nasıl etkileşime girdiklerini incelemek için laboratuvardaki parçacıkları analiz ettiler. Testlerden biri trombositler bir tüpten akarken parçacıkların trombositlere ne kadar iyi bağlandığını ölçtü. Bu testte en küçük nano parçacıklar bağlı trombositlerin en büyük yüzdesiyle sonuçlandı. Başka bir testte, nano parçacıkların trombositlerle kaplanmış bir yüzeye ne kadar iyi yapışabileceğini ölçüldü. Daha sonra, araştırmacılar biraz farklı bir soru üzerinde yoğunlaştılar ve yüzeye yapışan kütlenin ne kadarının nano parçacıklar olduğunu ve ne kadarının trombosit olduğunu analiz ettiler. Nihai amaç mümkün olduğunca çok sayıda trombositi çekmekti. Bu kıyaslamayı kullanarak orta büyüklükteki parçacıkların en etkili olduğunu buldular.

Kanamayı durdurmak

Araştırmacılar daha sonra farelerde üç boyutlu nano parçacık sınıfını test ettiler. İlk olarak, vücutta ne kadar süre dolaşacaklarını ve nerede birikeceklerini incelemek için parçacıkları sağlıklı farelere enjekte ettiler. Daha önceki çalışmalarda görüldüğü gibi en büyük parçacıkların akciğerlerde veya diğer hedef dışı bölgelerde birikme olasılığının daha yüksek olduğunu ve dolaşım sürelerinin daha kısa olduğunu buldular.

Araştırmacılar daha sonra kanamayı durdurmada hangi parçacıkların en etkili olacağını araştırmak için bir farede iç yaralanma modelini kullandılar. Orta büyüklükteki parçacıkların en iyi şekilde çalıştığını ve bu parçacıkların aynı zamanda yara bölgesinde en büyük birikim oranını gösterdiğini buldular.

Araştırmacılar şimdi, güvenlikleri ve en etkili dozları hakkında daha fazla bilgi almak için bu orta büyüklükteki parçacıkları daha büyük hayvan modellerinde test etmeyi umuyorlar. Sonunda, bu tür parçacıkların, bir hastanın hastaneye ulaşmasına yetecek kadar uzun süre travmatik yaralanmalardan kaynaklanan kanamayı durdurmak için ilk müdahale seçeneği olarak kullanılabileceğini umuyorlar.

Hammond;"Bu parçacıklar önlenebilir ölümler üzerinde odaklanıyorlar. İç kanamada her derde deva değiller, ancak bir kişiye yeterli tedavi görebilecekleri bir hastaneye gidene kadar birkaç saat zaman kazandırabilirler.” diyerek sözlerini noktaladı.

Makale:pubs.acs.org