Las terapias combinadas aumentan las opciones de tratamiento para pacientes con enfermedades pulmonares crónicas
Crédito: Facultad de Ingeniería, Universidad Carnegie Mellon
Para decenas de millones de pacientes que luchan contra enfermedades pulmonares crónicas, las opciones de atención actuales se limitan principalmente a corto plazo farmacoterapia y oxigenoterapia. El Jefe del Departamento Interino de Ingeniería Biomédica y Profesor Keith Cook está trabajando en tecnologías innovadoras para avanzar en la efectividad a largo plazo y el uso futuro de órganos artificiales para abordar este problema mundial.
En una nueva investigación publicada en Biomaterials, el equipo de Cook combina dos tecnologías independientes, recubrimientos superficiales de policarboxibetaína (PCB) y el inhibidor del factor XII (FXII900), para evitar que los dispositivos de pulmón artificial fallen debido a la formación de coágulos, sin crear efectos secundarios negativos. . Esta combinación novedosa proporciona una alternativa más segura a la heparina, el estándar de oro actual en el tratamiento anticoagulante, que se sabe que presenta riesgos de sangrado en los pacientes.
«Con el tiempo, nuestro grupo ha trabajado en varios de estos tecnologías de anticoagulación de forma independiente, pero siempre creímos en el fondo de nuestras mentes que también podrían trabajar juntos de forma sinérgica», dijo Cook. «Pensamos que los recubrimientos superficiales de PCB servirían como la primera línea de defensa, y el inhibidor FXII900 se encargaría de cualquier activación residual de la coagulación. Al combinar dos tecnologías para lograr un mayor efecto, nos acercamos a un escenario de jonrones. .»
La tendencia de la sangre a coagularse rápidamente en presencia de cuerpos extraños es el mayor obstáculo para el desarrollo de órganos artificiales portadores de sangre. El equipo de soporte vital actual de última generación solo puede proporcionar de una a tres semanas de soporte, antes de que la trombosis o la coagulación lo incapaciten para funcionar, a veces fallando antes. La oxigenación por membrana extracorpórea (ECMO) es un ejemplo de equipo de soporte vital que se usa hoy en día, solo disponible en la unidad de cuidados intensivos del hospital. ECMO requiere que a los pacientes se les receten medicamentos anticoagulantes como la heparina, que aumentan el riesgo de complicaciones debido al sangrado.
Para lograr una anticoagulación eficaz sin el riesgo asociado de sangrado, el equipo se basó en su investigación colaborativa, centrada en la tecnología FXII900, que se publicó en Nature Communications el verano pasado. Al asociarse con investigadores de la Universidad de Washington, el grupo de Cook pudo demostrar que la combinación de recubrimientos de superficies de PCB y FXII900 podría ser un anticoagulante eficaz para el soporte pulmonar artificial.
Como parte del estudio Biomaterials, los sujetos se sometieron a tres medios diferentes de anticoagulación durante una hora, mientras que los investigadores compararon los efectos de la formación y reducción de coágulos. La combinación de recubrimientos superficiales de PCB y la infusión de FXII900 redujo la coagulación en un 94 % en comparación con el estándar clínico de anticoagulación con heparina, al mismo tiempo que mantuvo los tiempos normales de sangrado del tejido. La coagulación es más activa cuando la sangre entra en contacto por primera vez con la superficie, por lo que si bien una hora puede parecer un período de tiempo corto, es razonable concluir que el proceso también debería funcionar durante períodos más largos.
Fundamentalmente, tecnologías como estas aumentan la posibilidad de extender el ciclo de vida de los dispositivos de pulmón artificial más allá de sus limitaciones actuales. Un pulmón artificial que pueda durar de forma fiable dos o tres meses en lugar de semanas mejoraría en gran medida la calidad de vida de los pacientes, permitiéndoles llevarse el dispositivo a casa y volver regularmente para intercambiarlo. El objetivo final de Cook es desarrollar un dispositivo de pulmón artificial que pueda funcionar con suficiente longevidad y confiabilidad para permitir un tratamiento a largo plazo.
«El objetivo es simplificar la atención de estos pacientes», explicó Cook. «Si puede apoyar a un paciente con enfermedad pulmonar crónica de manera segura con una estrategia de anticoagulación que ralentiza drásticamente la coagulación en el pulmón artificial/dispositivo, sin causarle al paciente ninguna complicación hemorrágica, entonces lo que creemos que podemos permitir, a largo plazo, es permanente apoyo respiratorio».
Esta investigación en curso cuenta con el apoyo parcial de los Institutos Nacionales de Salud, junto con la Iniciativa de Órganos de Bioingeniería de la Universidad Carnegie Mellon.
Explore más
Los científicos desarrollan un anticoagulante sintético que no causa efectos secundarios de sangrado Más información: Noritsugu Naito et al. La combinación de recubrimiento de policarboxibetaína e inhibidor del factor XII reduce la formación de coágulos mientras preserva la coagulación tisular normal durante el soporte vital extracorpóreo, Biomaterials (2021). DOI: 10.1016/j.biomaterials.2021.120778
Relacionado: Haciendo un jonrón para la investigación de órganos artificiales, engineering.cmu.edu/news-event … -organ-research.html Información de la revista: Biomaterials , Nature Communications