Группа ученых-биоинженеров университета Северной Каролины США создала смарт-патч, который отслеживает показатели крови пациента и по мере необходимости выпускает в кровь препарат, разжижающий кровь для предотвращения тромбоза — опасного образования сгустков крови в сосудах. При тестировании на животных смарт-патч показал большую эффективность по сравнению с традиционными препаратами. Описание работы опубликовано в журнале Advanced Materials.

Неинвазивные методы становятся все более популярными в силу безопасности применения, пролонгированного действия и автоматической регуляции дозы препарата, поступающей в кровь. Первые патчи появились в конце 20 века — это были никотиновые пластыри, которые применялись в качестве никотино-заместительной терапии при отказе от курения. Потом появились патчи с болеутоляющими препаратами, контрацептивами, витаминами, а также специальными препаратами для лечения различных болезней, например, болезни Альцгеймера, депрессии, и других психических расстройств. В прошлом году корейские ученые провели опыты смарт-патча для лечения диабета: патч не только поставляет препарат в кровь, но и накапливает информацию о расходе препарата, и может передавать ее на смартфон.

Credit: Yuqi Zhang

Тромбоз — очень опасное состояние, возникающее при закупорке сосудов сгустками крови, оно может вызвать легочную эмболию, инфаркт и инсульт. Традиционные методы профилактики и лечения основаны на применении гепарина (основного препарата-антикоагулянта) и регулярных анализах крови, причем слишком большая доза препарата может привести к кровоизлиянию, а маленькой может не хватить для предотвращения тромбоза — поэтому эффективность профилактики и лечения остается невысокой. Более того, некоторые исследования сообщают о нулевой эффективности стандартной схемы применения гепарина. Специалисты решили разработать саморегулируемый патч, который смог бы отслеживать показатели крови в режиме реального времени, и, если нужно, выполнять микро-инъекции препарата в строго необходимом количестве.

Поверхность смарт-патча покрыта микро-иголками, сделанными из полимера с включением гиалуроновой кислоты и гепарина. Состав полимера чувствителен к тромбину — ферменту, ответственному за свертываемость крови. При контакте иголок с повышенным уровнем тромбина в крови фермент расщепляет пептидную связь, связывающую гиалуроновую кислоту с гепарином, высвобождая гепарин и обеспечивая его поступление в кровоток. Чем выше уровень тромбина в крови, тем больше гепарина поступает в кровь, обеспечивая нужное количество препарата для предотвращения образования тромба. Планируется, что патча будет хватать на целый день, или даже больше.

Микро-иголки смарт-патча сделаны из полимера, включающего гепарин. Credit: Yuqi Zhang

Смарт-патч уже протестировали на мышах: его эффективность сравнивали с традиционными методами лечения и проверяли на тестовой группе, для которой никакого лечения не проводилось. Мышам вкалывали тромбин в количестве, достаточном для образования легочной эмболии, через 6 часов после инъекции гепарина по стандартной схеме лечения в одной группе, и аппликации смарт-патча в другой. В группе со смарт-патчем все мыши остались живы, в то время как в группе, к которой применялась стандартная схема, умерли 80 процентов мышей.

С помощью нового смарт-патча ученые рассчитывают значительно повысить эффективность и снизить стоимость профилактики и лечения тромбоза.

Автор: Надежда Бессонова