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El desarrollo de una nueva clase de partículas sintéticas en forma de plaquetas podría aumentar la coagulación natural de la sangre para el tratamiento de urgencia de las lesiones traumáticas.
Una nueva clase de partículas sintéticas en forma de plaquetas podría aumentar la coagulación natural de la sangre para el tratamiento de urgencia de las lesiones traumáticas y ofrecer a los médicos una nueva opción para detener el sangrado quirúrgico y el tratamiento de ciertos trastornos de coagulación de la sangre sin la necesidad de transfusiones de plaquetas naturales.
Las partículas de coagulación, que se basan en materiales de hidrogel blandos y deformables, son producidas por el mismo factor que inicia los procesos de coagulación del cuerpo. Pruebas realizadas en modelos animales y en un sistema circulatorio simulado sugieren que las partículas son eficaces para frenar la hemorragia y pueden circular con seguridad en el torrente sanguíneo. Las partículas se han probado en sangre humana, pero no han sido objeto de ensayos clínicos en seres humanos.
Con el apoyo de los Institutos Nacionales de Salud, el Departamento de Defensa de Estados Unidos, y la Asociación Americana del Corazón, la investigación, de la que se informa en un artículo en Nature Materials (doi:10.1038/nmat4066), contó con la colaboración de expertos del Instituto de Tecnología de Georgia (Georgia Tech), la Universidad de Emory, el Servicio de Salud de Niños de Atlanta y la Universidad del Estado de Arizona, en Estados Unidos.
«Cuando se utilice por técnicos de emergencias médicas en el mundo civil o por los médicos en el ámbito militar, esperamos que esta tecnología pueda reducir el número de muertes por sangrado excesivo», adelanta la primera autora del trabajo, Ashley Brown, científica en la Escuela Técnica de Química y Bioquímica de Georgia. «Si los técnicos sanitarios y médicos tuvieran partículas como éstas que podrían inyectarlas y luego dirigirse específicamente al sitio de una lesión grave, lo que podría ayudar a disminuir el número de muertes asociadas con lesiones graves», añade.
El torrente sanguíneo contiene proteínas conocidas como fibrinógenos que son los precursores de la fibrina, el polímero que proporciona la estructura básica para la formación de coágulos de sangre, y cuando reciben las señales correctas a partir de una proteína conocida como trombina, estos precursores se polimerizan en el lugar de la hemorragia. Las partículas en forma de plaquetas sintéticas usan el mismo detonador y se activan sólo cuando se inicia el proceso de coagulación natural del cuerpo.
Para crear ese desencadenante, los investigadores siguieron un proceso conocido como evolución molecular para desarrollar un anticuerpo que se pudiera unir a las partículas de hidrogel para cambiar su forma cuando se encuentren con la fibrina por la activación de la trombina. El anticuerpo resultante tiene una alta afinidad por la forma polimerizada de la fibrina y una baja afinidad por el material precursor.
«La producción de fibrina está en la parte final del proceso de coagulación, por lo que creemos que es un lugar más seguro para tratar de interactuar con él,» plantea otro de los autores del artículo, Tom Barker, profesor asociado en el Departamento de Coulter Wallace H. de Ingeniería Biomédica de Georgia Tech y la Universidad de Emory. «La especificidad de este material proporciona una ventaja muy importante en el desencadenamiento de la coagulación en el momento justo», valora.
La eficacia de las partículas en forma de plaquetas se probó en un modelo animal y en una cámara de microfluidos diseñada para simular las condiciones dentro del sistema circulatorio del cuerpo. En la sala, se revistieron tubos de aproximadamente el grosor de un cabello humano con células endoteliales como en los vasos sanguíneos naturales.
La cámara se empleó para estudiar la sangre humana normal, así como la sangre humana en la que se habían agotado sus plaquetas naturales. En la sangre rica en plaquetas, se formaron los coágulos como se esperaba y la sangre sin las plaquetas no se formaron coágulos. Cuando se añadieron las partículas en forma de plaquetas a la sangre empobrecida en plaquetas, pudo coagularse.
Los investigadores también probaron la sangre de niños que se habían sometido a cirugía de corazón abierto, que requiere que se diluya la sangre, redudiciendo su capacidad de coagulación. Cuando se añadieron partículas de plaquetas a la sangre con carencia de plaquetas, fue capaz de formar coágulos.
Posible reducción de las transfusiones
Por último, se realizaron pruebas de seguridad en la sangre de pacientes hemofílicos. Como esa sangre carece de los factores desencadenantes necesarios para causar la formación de fibrina, las partículas no tuvieron ningún efecto. Antes de que se puedan usar en los seres humanos, las partículas tendrán que someterse a ensayos en humanos y recibir el visto bueno de la agencia norteamericana del medicamento (FDA, por sus siglas en inglés).
De alrededor de un micrón de diámetro, las partículas se desarrollaron originalmente para ser utilizadas en el campo de batalla en los soldados heridos, que podrían autoadministrárselas con un dispositivo del tamaño de un teléfono inteligente. Pero los científicos creen que las partículas también podrían reducir la necesidad de transfusiones de plaquetas en pacientes sometidos a quimioterapia o cirugía de bypass y en aquellos con ciertos trastornos de la sangre.
«En un paciente con plaquetas insuficientes por sangrado o un trastorno hereditario, los médicos a menudo tienen que recurrir a las transfusiones de plaquetas, que pueden ser difíciles de obtener», afirma el doctor Wilbur Lam, otro de los coautores del artículo y médico en el Centro Aflac de Enfermedades de la Sangre y el Cáncer, el Departamento de Pediatría del Servicio de Salud de los Niños de Atlanta y la Escuela de Medicina de la Universidad Emory.
«Estas partículas podrían potencialmente ser una manera de evitar la necesidad de una transfusión. A pesar de que no tienen todos los activos de las plaquetas naturales, una serie de interesantes experimentos han demostrado que las partículas ayudan a aumentar el proceso de coagulación», agrega. Además de proporcionar nuevas opciones de tratamiento, las partículas también podrían reducir los costos al disminuir las caras transfusiones naturales, señala Lam, también profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Biomédica de Coulter en Georgia Tech y la Universidad de Emory.
Aunque las partículas en forma de plaquetas carecen de muchas características de las plaquetas naturales, los expertos se sorprendieron al encontrar una propiedad en común. Los coágulos formados por las plaquetas naturales comienzan a contraerse durante un periodo de horas, comenzando el proceso de reparación del cuerpo y, de forma similar, los coágulos formados a partir de las partículas sintéticas también se contrayeron, pero durante un plazo de tiempo más largo.
septiembre 4/2014 (JANO.es)
Ashley C. Brown, Sarah E. Stabenfeldt,Byungwook Ahn,Riley T. Hannan,Kabir S. Dhada,Thomas H. Barker.Ultrasoft microgels displaying emergent platelet-like behaviours.Nature Materials. 07 Sept 2014
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