Mākslīgā liesa piedāvā ātrāku sepses diagnostiku un ārstēšanu

Izmantojot jaunākos sasniegumus nanotehnoloģiju un mikrofluidikas jomā, pētnieki ir panākuši ievērojamu progresu, izstrādājot ierīci, ko varētu izmantot, lai ātri izvadītu patogēnus no asinīm pacientiem ar sepsi, kas ir potenciāli dzīvībai bīstams stāvoklis, kas rodas, kad infekcija tiek izplatīta visā organismā. caur asinsriti.

Asins attīrīšanas līdzeklis: Šajā ierīcē tiek izmantota mikrofluidika un nanotehnoloģijas, lai noņemtu patogēnus no asinīm pirms to atgriešanas organismā.

Jaunā sistēma efektīvi darbojas kā mākslīgā liesa, filtrējot asinis, izmantojot magnētiskās nanolodītes, kas izstrādātas tā, lai tās pieliptu pie mikroorganismiem un toksīniem. Pēc tam, kad asinis ir noņemtas un sajauktas ar lodītēm, tās tiek izlaistas caur ierīci, kas izmanto magnētiskā lauka gradientu, lai ekstrahētu ar nanolodītēm saistītos mikrobus. Pēc tam asinis tiek atgrieztas ķermenī.

Inženieri Hārvardas universitātē Wyss bioloģiski iedvesmotas inženierijas institūts , kur tehnoloģija tiek izstrādāta, arī cer, ka ierīce spēs identificēt konkrēto mikroorganismu, kas izraisa problēmu, kas varētu palīdzēt ārstiem ātrāk noteikt visefektīvāko ārstēšanu ar antibiotikām, nekā viņi var veikt ar parastajiem diagnostikas testiem.

Zinātniskajā konferencē Hārvardas Medicīnas skolā pagājušajā nedēļā Donalds Ingbers , viens no tehnoloģijas izgudrotājiem un Wyss institūta direktors, sacīja, ka viņa grupu ir iedrošinājuši provizoriskie rezultāti no asins attīrīšanas terapijas pārbaudēm žurkām. Institūts nesen paziņoja ka tā izmantos naudu no 9,25 miljonu dolāru līguma ar Aizsardzības departamenta Uzlaboto pētniecības projektu aģentūru (DARPA), lai palīdzētu paātrināt tās kā jauna veida sepses terapijas izmantošanu cilvēkiem.

Sepse, kas katru gadu nogalina miljoniem cilvēku visā pasaulē, rodas, kad ķīmiskās vielas, ko organisms izdala, lai cīnītos ar infekciju asinsritē, izraisa iekaisuma reakciju visā organismā. Sliktākajos gadījumos var rasties vairāku orgānu mazspēja. Tā kā problēmu var izraisīt jebkurš no dažādiem organismiem, pacientam, kuram tiek uzskatīts, ka ir sepse, parasti tiek ievadīta tā sauktā plaša spektra antibiotika, savukārt ārsti kultivē asinis, cenšoties identificēt konkrēto vainīgo organismu, lai varētu izrakstīt specifiska antibiotika, kas būs vērsta uz to. Šis process var ilgt vairākas dienas.

Bet plaša spektra antibiotika ne vienmēr darbojas, un daudzos gadījumos asins kultūra nespēj identificēt patogēnu. Tikmēr, aizkavējot pareizo zāļu ievadīšanu tikai par stundām, var ievērojami samazināt pacienta izdzīvošanas iespējas. Pētījumi liecina, ka katru stundu pacients saņem nepareizu antibiotiku — pat spēcīgu plaša spektra antibiotiku —, mirstība palielinās par 5 līdz 9 procentiem, saka Ingbers.

Sepsis ir arī vadošais karavīru slepkava kaujā. Lai risinātu šo problēmu, DARPA mērķis ir izstrādāt pārnēsājamu dialīzei līdzīgu terapiju, kas ātri attīrītu no ķermeņa izņemtās asinis un pēc tam tās atgrieztu. Vēlamā tehnoloģija spētu likvidēt daudz dažādu veidu patogēnus un darbotos bez nepieciešamības lietot antikoagulantus, kas var izraisīt ievainotā karavīra asiņošanu. Dialīzes pacientiem parasti ir jālieto antikoagulanti, lai viņu asinis nesarecētu dialīzes iekārtas caurulēs.

Lai gūtu iedvesmu, tuvojoties šim izaicinājumam, Ingbers un viņa kolēģi aplūkoja cilvēka imūnsistēmu, konkrēti, proteīnu klasi asinīs, kas saistās ar potenciāli kaitīgiem mikroorganismiem vai toksīniem un atzīmē tos kā citu imūnsistēmu mērķus. Grupa ģenētiski izstrādāja vienu šādu proteīnu, kas, kā zināms, saistās ar vairāk nekā 90 dažādiem patogēniem, tostarp baktērijām, sēnītēm, vīrusiem, parazītiem un toksīniem, lai tas darbotos kā pārklājums magnētiskajām nanopērlītēm, dodot tām iespēju savākt infekcijas izraisītājus. asinsrite.

Pacienta asinis tiek laistas caur ārēju ierīci, kas satur mikrofluidisko kanālu sistēmu, kuras dizains ir iedvesmots no liesas. Ierīcē, ko izgudrotāji sauc par liesu uz mikroshēmas, piesārņotas asinis plūst pa kanāliem kopā ar sāls šķīdumu. Pēc tam tiek izmantots magnētiskā lauka gradients, lai šajā šķīdumā ievilktu nanolodītes un ar tām saistītos patogēnus. Izmantojot šo procesu, grupa jau ir sasniegusi DARPA mērķi attīrīt 1,25 litrus asiņu stundā, un Ingbers saka, ka viņš uzskata, ka viņi var sasniegt vēl lielāku plūsmas ātrumu.

Kanālu iekšējās virsmas apšuvums ir jauns materiāls, ko sauc SLIPS (slidenas, ar šķidrumu piesūcinātas porainas virsmas) , iedvesmojoties no Nepenthes krūku auga un arī izstrādāts Wyss institūtā. SLIPS neļauj olbaltumvielām un trombocītiem pielipt pie kanālu virsmas un aktivizē recēšanu.

Tehnoloģijas potenciāls ar to nebeidzas. Tā kā sistēma var tik efektīvi noņemt un izolēt patogēnus, tā var nodrošināt iespēju identificēt organismu, kas izraisa pacienta infekciju, neveicot asins kultūru, saka. Maikls Super , Wyss institūta vecākais zinātnieks. Tas samazinātu laiku, kas nepieciešams atbilstošās antibiotikas noteikšanai. Grupa tagad strādā, lai iestrādātu šo iespēju ierīcē.

paslēpties