Воздушно-заполненные микропузырьки – потенциальные внутривенные переносчики кислорода

Сердечная остановка может быть вызвана тяжелой недостаточностью кислорода. Важно, чтобы содержание кислорода в крови восстанавливалось быстро, иначе пациент может умереть в течение нескольких минут. Поэтому, чтобы увеличить выживаемость таких пациентов, американские ученые разработали уникальные заполненные воздухом микропузырьки, которые можно было бы использовать в качестве внутривенного носителя кислорода. Эти микропузырьки быстро растворяются в крови, что означает, что риск эмболии значительно снижается. Исследование было опубликовано в журнале Angewandte Chemie .

Изображение кредита: © Wiley-VCH

Является ли это результатом сердечной недостаточности, коклюша, приступов астмы, кусочка пищи в трахее или несчастного случая с плаванием, асфиксической остановки сердца составляет около 100 000 случаев смерти в больницах в Соединенных Штатах.

В сотрудничестве с Брайаном Д. Полицотти и Джоном Н. Хейром в Бостонской детской больнице и Гарвардском университете (Бостон, Массачусетс, США) исследователи разработали стабильные саморазрушающиеся микропузырьки, которые могут спасти многие жизни, потому что они предоставить врачам некоторое количество времени, чтобы либо выполнить процедуру трахеотомии, чтобы восстановить воздушный поток, либо разрешить причину лишения кислорода.

Концепция использования микропузырьков в качестве средства переноса веществ, таких как контрастные вещества или лекарственные средства, не является новой. Однако, поскольку эти микропузырьки остаются в крови в течение длительного времени, их внутривенная инъекция неизменно несет высокий риск опасной для жизни легочной эмболии. Другие проблемы включают низкую стабильность, плохой контроль над размером и морфологией, а также компоненты, которые невозможно разрушить.

Однако эти недостатки отсутствуют в заполненных воздухом микропузырьках. Их успех объясняется уникальной технологией производства, в которой биосовместимые полимеры нанопреципитируются на границе раздела между жидкостью и воздухом. Декстран – разветвленный полимер из единиц глюкозы – является исходным материалом.

Кислоты являются примером функциональных групп, которые связаны с получением уникальных поверхностно-активных свойств полимера. Этот полимер образует мицеллы, когда он растворяется в органическом растворителе с последующим добавлением воды, в котором он нерастворим. Гомогенизация с воздухом приводит к образованию вспененных пузырьков воздуха, которые окружены мицеллами. При добавлении большего количества воды все большее число мицелл объединяется, образуя твердые наноагрегаты, которые создают оболочку вокруг воздушного пузыря.

Когда эти стабильные микропузырьки вводятся в кровь, значение рН крови заставляет кислотные группы образовывать заряженные COO-группы. Это позволяет воде проникать в оболочку и в конечном итоге выделять кислород. Раковины разваливаются, и компоненты полностью растворяются из-за электростатического отталкивания между зарядами

Чтобы вызвать асфиксическую остановку сердца, ученые заблокировали дыхательные пути грызунов. После промежутка в 10 минут они удалили блокировку, чтобы подражать врачу, восстанавливающему дыхательные пути. Все животные погибли в контрольной группе, а все животные в другой группе жили в результате быстрой и повторной инъекции микропузырьков во время остановки сердца. Не было признаков опасной для жизни эмболии. Кроме того, сравнение с другими кислородными носителями показало, что стабильные саморазрушающиеся микропузырьки являются единственным методом, позволяющим грызунам получать большие количества кислорода (до 12 мл) без каких-либо осложнений.

Source link