Neue Oberflächenbeschichtung für medizinische Geräte verhindert Blutgerinnung

Entwickelt unter Verwendung der FDA-genehmigten Materialien, die Beschichtung verhindert das fließende Blut von Blutgerinnung in einem großen Tier-Wirksamkeitsstudie

Von Gelenkersatz, Herz-Implantate-und Dialyse-Maschinen, medizinische Geräte zu verbessern oder retten Leben auf einer täglichen basis. Allerdings werden alle Geräte in den Körper implantiert oder in Kontakt mit fließendem Blut vor zwei kritischen Herausforderungen, die es können, bedrohen das Leben des Patienten, das Gerät soll helfen: Blutgerinnung und bakterielle Infektion.

Ein team der Harvard-Wissenschaftler und Ingenieure haben möglicherweise eine Lösung. Sie entwickelten eine neue Oberflächenbeschichtung für medizinische Geräte die Verwendung von Materialien, die bereits genehmigt durch Food and Drug Administration (FDA). Die Beschichtung abgestoßen Blut von mehr als 20 medizinisch relevante Substrate der team getestet – aus Kunststoff, Glas und Metall und auch unterdrückt die Biofilmbildung in einer Studie, berichtet in der Natur-Biotechnologie. Aber das ist nicht alles.

Das team implantierten medizinischen Schläuche und Katheter, beschichtet mit dem material in großen Blutgefäßen bei Schweinen, und es verhindert Blutgerinnung für mindestens acht Stunden ohne die Verwendung von Blutverdünner wie heparin. Heparin ist berüchtigt für verursachen potenziell tödlichen Nebenwirkungen wie übermäßiges Bluten aber Häufig ein notwendiges übel in den ärztlichen Behandlungen, wo die Blutgerinnung ist ein Risiko.

„Auszudenken, einen Weg, um zu verhindern, dass Blut Blutgerinnung ohne Verwendung von Antikoagulantien ist eines der Heiligen grails in der Medizin,“ sagte Don Ingber, M. D., Ph. D., Gründer und Leiter des Harvard Wyss Institut für Biologisch Inspirierte Engineering und senior-Autor der Studie. Ingber ist auch der Judah Folkman Professor für Vaskuläre Biologie an der Harvard Medical School, Boston Kinderkrankenhaus, sowie professor für bioengineering an der Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS).

Die Idee für die Beschichtung von sich aus RUTSCHT, eine innovative Oberflächen-Technologie entwickelt, durch Co-Autor Joanna Aizenberg, Ph. D., ein Wyss-Institut-Kern-Mitglied der Fakultät und der Amy Smith Berylson Professor der Material-Wissenschaft in Harvard-MEEREN. RUTSCHT steht für “ Slippery Liquid-Infused Porous Surfaces. Inspiriert von der rutschigen Oberfläche der fleischfressenden Kannenpflanze, die es ermöglicht, die Anlage zu erfassen, Insekten, RUTSCHT stößt fast jedes material, es Kontakte. Die flüssige Schicht auf der Oberfläche bildet eine Barriere, um alles von Eis bis zu Erdöl und Blut.

„Traditionelle SCHLÜPFT verwendet poröse, texturierte Oberfläche auf Substraten zu immobilisieren von der flüssigen Schicht während medizinische Oberflächen sind meist flach und glatt – so dass wir weiter angepasst werden unseren Ansatz aufbauend auf der natürlichen Rauheit von chemisch modifizierten Oberflächen von medizinischen Geräten“, sagt Aizenberg, wer führt die Wyss-Institut Adaptive Werkstoffe-Plattform. „Dies ist noch eine weitere Inkarnation des die hoch anpassbare Plattform RUTSCHT, kann entworfen werden, zu erstellen, rutschig, nicht klebende Oberflächen auf jedem material.“

Das Wyss-team entwickelte eine super-abweisende Beschichtung, die eingehalten werden können, um bestehende, zugelassene medizinische Geräte. In einem zwei-Schritt-surface-coating-Verfahren, Sie chemisch befestigt eine monolage von perfluorocarbon, das ist ähnlich wie Teflon. Dann eine Schicht von perfluorocarbon-Flüssigkeit, die ist weit verbreitet in der Medizin verwendet für Anwendungen wie liquid ventilation für Kleinkinder mit der Atmung Herausforderungen, Blut, substitution, Auge Chirurgie, und vieles mehr. Das team ruft die tethered perfluorocarbon plus der flüssigen Schicht eine Tethered-Perfluorocarbon-Flüssigkeit Oberfläche, oder TLP kurz.

Neben arbeiten nahtlos, wenn die Beschichtung mehr als 20 verschiedenen medizinischen Oberflächen und für eine Dauer von mehr als acht Stunden, um zu verhindern, dass Blutgerinnsel in ein Schwein unter relativ hohen Blut-Strömungsverhältnisse ohne die Verwendung von heparin, die TLP-Beschichtung erreicht die folgenden Ergebnisse:

 

TLP-behandelte medizinische Schläuche gelagert wurde für mehr als ein Jahr unter normaler Temperatur und Luftfeuchtigkeit und immer noch verhindert Gerinnselbildung Der TLP-Oberfläche geblieben stabil unter der vollständigen Auswahl von klinisch relevanten physiologischen scher -, oder in raten von Blut fließen gesehen-Kathetern und zentralen Linien, die alle den Weg bis zu Dialyse-Maschinen, die Es abgestoßen die Bestandteile des Blutes, die Ursache der Blutgerinnung (fibrin und Blutplättchen), Wenn Bakterien namens Pseudomonas aeruginosa wurden in gewachsen TLP-beschichtete medizinische Schläuche für mehr als sechs Wochen, weniger als eins zu einer Milliarde Bakterien halten konnten. Zentrale Linien überzogen mit TLP deutlich reduzieren, sepsis von zentral-Line Vermittelter Blutstrom-Infektionen (CLABSI). (Sepsis ist eine lebensbedrohliche Blutvergiftung durch Bakterien verursacht und ein erhebliches Risiko für Patienten mit implantierten medizinischen Geräten.)

 

Aus reiner Neugier, die Forscher selbst getestet TLP-beschichtete Oberfläche mit einem gecko – der superstar, kleben, dessen fussplatte enthalten viele Tausende von hairlike Strukturen mit enormer Klebekraft. Der gecko war nicht in der Lage zu halten.

„Wir wurden wunderbar überrascht, wie gut die TLP-Beschichtung gearbeitet, besonders in vivo, ohne heparin“, sagte einer der co-lead-Autoren, Anna Waterhouse, Ph. D., ein Wyss-Institut Postdoctoral Fellow. „In der Regel das Blut beginnt zu gerinnen, innerhalb von einer Stunde in den extrakorporalen Kreislauf, so dass unsere Experimente wirklich demonstrieren die klinische Relevanz dieser neuen Beschichtung.“

Während die meisten des Teams die Demonstrationen wurden durchgeführt, auf medizinischen Geräten wie Kathetern und perfusion Schlauch mit relativ einfachen setups, sagen Sie, es gibt viel mehr am Horizont.

„Wir denken, dass dies nur der Anfang, wie wir testen diese für den Einsatz in der Klinik“, sagte co-lead Autor Daniel Leslie, Ph. D., ein Wyss-Institut-Mitarbeiter-Wissenschaftler, wer will es testen, bei komplexeren Systemen wie Dialysemaschinen und ECMO, die eine Maschine verwendet, in der Intensivstation zu helfen, kritisch kranke Patienten zu atmen.

Aufgrund der starken kooperativen Modell der Wyss Institut, das interdisziplinäre team gehörten Forscher vertreten die Wyss-Institut, SEAS, Harvard Medical School, Boston Children ‚ s Hospital, deren Spezialitäten reichen von der Hämatologie, der Immunologie, der Oberflächenchemie und Materialwissenschaften.

„Das konnte wirklich nur geschehen, in einem Ort wie dem Wyss-Institut,“ Ingber, sagte. „Die Magie passiert, wenn ärzte und Wissenschaftler in meiner Gruppe begann brainstorming mit den AUSRUTSCHERN engineering-team, die Experten in super-repellency. Was entstand, könnte sich zu einem neuen Paradigma für implantierbare medizinische Geräte, extracorporeal schaltungen und mehr werden.“

Schreibe einen Kommentar