Nouvelle plateforme d’anticoagulants laissant espérer des avancées en chirurgie cardiaque, dialyse et autres procédures – –

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Bien que la coagulation du sang soit importante pour prévenir la perte de sang et pour notre immunité, la coagulation peut également causer des problèmes de santé et même la mort. Actuellement, une personne sur quatre dans le monde meurt de maladies et d’affections causées par des caillots sanguins. Pendant ce temps, les anticoagulants utilisés pour réduire les risques peuvent également causer des problèmes importants, tels que : B. saignement incontrôlé.

Maintenant, une nouvelle plate-forme anticoagulante biomoléculaire inventée par une équipe dirigée par le chercheur de l’UNC Charlotte, Kirill Afonin, promet une avancée révolutionnaire par rapport aux anticoagulants actuellement utilisés dans les chirurgies et autres procédures. Les découvertes de l’équipe sont rapportées dans le journal nano-lettresDisponible en ligne pour la première fois le 5 juillet.

« Nous envisageons que notre nouvelle plate-forme d’anticoagulants puisse être utilisée dans les procédures de pontage coronarien, la dialyse rénale et une variété de procédures vasculaires, chirurgicales et coronariennes », a déclaré Afonin. « Nous étudions actuellement s’il existe de futures applications potentielles dans les traitements contre le cancer pour prévenir les métastases et également pour répondre aux besoins du paludisme, qui peut causer des problèmes de coagulation. »

L’article présente les derniers résultats de trois années de collaboration entre des chercheurs du Frederick National Laboratory for Cancer Research (Nanotechnology Characterization Laboratory), de l’Université de São Paulo au Brésil, de la Pennsylvania State University et de l’Uniformed Services University of the Health Sciences.

« Tout cela a conduit à un effort international et interdisciplinaire massif pour développer une technologie entièrement nouvelle qui, selon nous, pourrait révolutionner le domaine et être reprise par d’autres domaines de la recherche en santé », a déclaré Afonin.

La technologie de l’équipe concerne les fibres anticoagulantes ARN-ADN programmables qui, lorsqu’elles sont injectées dans la circulation sanguine, forment des structures modulaires qui communiquent avec la thrombine, l’enzyme du plasma sanguin qui provoque la coagulation du sang. La technologie permet aux structures d’empêcher le sang de coaguler en cas de besoin, puis d’être rapidement éliminées du corps par le système rénal une fois le travail terminé.

Les structures fibreuses utilisent des aptamères, de courtes séquences d’ADN ou d’ARN conçues pour lier et inactiver spécifiquement la thrombine.

« Plutôt que d’avoir une seule petite molécule qui désactive la thrombine », a déclaré Afonin, « nous avons maintenant une structure relativement grande qui a des centaines d’aptamères à sa surface qui peuvent se lier à la thrombine et la désactiver. » Et parce que la structure grossit, elle peut circuler dans le sang beaucoup plus longtemps que les options traditionnelles. »

La circulation accrue dans le sang permet une seule injection au lieu de plusieurs doses. La conception réduit également la concentration d’anticoagulants dans le sang, ce qui entraîne moins de stress sur les reins et d’autres systèmes du corps, a déclaré Afonin.

Cette technologie introduit également un nouveau mécanisme de « kill switch ». Une deuxième injection inverse la fonction anticoagulante de la structure fibreuse, permettant aux fibres d’être métabolisées en minuscules matériaux inoffensifs et inactifs qui sont facilement excrétés par le système rénal.

L’ensemble du processus se déroule à l’extérieur de la cellule grâce à une communication extracellulaire avec la thrombine. Les chercheurs notent que cela est important car, sur la base de leurs études approfondies, les réactions immunologiques ne se produisent pas.

L’équipe a testé et validé la plateforme à l’aide de modèles informatiques, de sang humain et de divers modèles animaux. « Nous avons mené des études de preuve de concept en utilisant du sang humain fraîchement prélevé auprès de donneurs aux États-Unis et au Brésil pour étudier la variabilité potentielle entre les donneurs », a déclaré Afonin.

La technologie pourrait constituer une base pour d’autres applications biomédicales qui nécessitent une communication sur l’environnement extracellulaire chez les patients, a-t-il déclaré. « La thrombine n’est qu’une application possible », a-t-il déclaré. « Tout ce que vous voulez désactiver de manière extracellulaire sans pénétrer dans les cellules, nous pensons que vous le pouvez. » Cela signifie que potentiellement n’importe quelle protéine sanguine, n’importe quel récepteur de surface cellulaire, peut-être des anticorps et des toxines sont possibles.

La technique permet la conception de structures de n’importe quelle forme souhaitée avec le mécanisme du coupe-circuit intact. « En changeant la forme, nous pouvons les faire entrer dans différentes parties du corps, nous pouvons donc changer la distribution », a déclaré Afonin. « Il obtient une couche supplémentaire de sophistication de ce qu’il peut faire. »

Bien que l’application soit difficile, la fabrication des structures est relativement facile. « La durabilité de ces formulations est étonnamment bonne », a déclaré Afonin. « Ils sont très stables, vous pouvez donc les sécher et nous nous attendons à ce qu’ils restent à température ambiante pendant des années, ce qui les rend très accessibles pour les régions du monde en difficulté économique. »

Bien que les travaux des chercheurs à ce jour soient pertinents pour des applications à court terme, comme en chirurgie, ils espèrent potentiellement étendre leurs recherches à des situations d’entretien, comme les médicaments pris par des patients souffrant de problèmes cardiaques.

Le potentiel de sauver des vies et d’améliorer les soins de santé est une motivation pour l’équipe, tout comme inventer quelque chose de nouveau, a déclaré Afonin. « Nous pouvons apprendre de la nature, mais nous avons construit quelque chose qui n’avait jamais été imaginé auparavant », a-t-il déclaré. «Nous concevons et construisons donc toutes ces plates-formes de novo – à partir de zéro. Et puis nous pouvons expliquer à travers nos plateformes ce que nous attendons de la nature – ou de nos corps – et nos corps nous comprennent.

Le Bureau de commercialisation et de développement de la recherche de l’UNC Charlotte travaille en étroite collaboration avec Penn State pour breveter et commercialiser cette nouvelle technologie.

Afonin, professeur au programme de doctorat en sciences à l’échelle nanométrique du département de chimie de l’UNC Charlotte, est l’auteur correspondant de l’article. Les autres auteurs sont : Weina Ke de l’UNC Charlotte, Morgan Chandler de l’UNC Charlotte, Edward Cedrone du Frederick National Laboratory for Cancer Research, Renata F. Saito de l’Université de São Paulo, Maria Cristina Rangel de l’Université de São Paulo, Mara de Souza Junqueira de Université de São Paulo, Jian Wang de Penn State, Da Shi du Frederick National Laboratory for Cancer Research, Nguyen Truong de l’UNC Charlotte, Melina Richardson de l’UNC Charlotte, Lewis A. Rolband de l’UNC Charlotte, Didier Dréau de l’UNC Charlotte, Peter Bedocs de l’Uniformed Services University of the Health Sciences, Roger Chammas de l’UNC Charlotte, Nikolay V. Dokholyan de Penn State et Marina A. Dobrovolskaia du Frederick National Laboratory for Cancer Research.

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