אובדן דם הוא גורם המוות המוביל בקרב חולי טראומה בגילאי שנה ל -46 שנים, בעיקר מכיוון שהם לא יכולים לגשת למקורות דם בטוחים מספיק במהירות. פיתרון אפשרי? דם סינטטי מיובש להקפיא.
צוות רב-מוסדי בראשותו של דיפנג'אן פאן, פרופסור יו"ר דורותי פוהר האק וג'יי לויד בננו-רפואה בפן סטייט, קיבל לאחרונה מענק של חמש שנים, 2.7 מיליון דולר, מהלב הלאומי לבריאות, ריאה ומכון דם לפיתוח הדור הבא של הדם הסינטטי.
פאן, שהוא גם פרופסור למדע חומרים והנדסה והנדסה גרעינית והנדסה גרעינית והנדסה גרעינית והנדסה גרעינית והנדסה גרעינית והנדסה גרעינית והנדסה גרעינית והנדסה גרעינית. "המטרה שלנו היא לתכנן ולייעל אב-טיפוס של תחליף בדם, הנקרא Nano-RBC, המבוסס על חלקיק ננו-מעוות. זה דומה לצורה לכדוריות דם אדומות ומשלב עומסים בעלי חלקיקים גבוהים של המוגלובין, החלבון בתאי דם אדומים האחראים לנשיאת חמצן."
הוא הסביר כי הסיכויים להישרדות גדלים באופן דרמטי כאשר אדם יכול לקבל עירוי לפני שאבד יותר מדי דם, אך לרוב זה לא אפשרי באזורים כפריים או קרועים מלחמה ללא מתקני העיבוד והאחסון המתמחים שנתרמו דם דורש.
פאן אמר כי "יש צורך במוביל חמצן מלאכותי שיחליף דם בנקאי בהגדרות בהן דם מאוחסן אינו זמין או לא רצוי." "דם מלאכותי מתואר כ'גאיל הקדוש 'של רפואת הטראומה. החוקרים נאבקים לפתח אותו כבר 150 שנה, עם כישלונות רבים בדרך."
המאמצים האחרונים כללו סוכנים שלא יכלו לשחרר חמצן ברקמות פגומות או העמיסו יתר על המידה את הגוף עם המוגלובין, שיכולים להעלות ברזל בבעלי חיים, כולל בני אדם, לרמות רעילות כשלא מנוהלים.
פאן אמר כי "אנו לוקחים השראה מהכישלונות הקודמים הללו ופיתוח מערכת פונקציונלית מהדור הבא שמנסה לחקות פונקציות פיזיולוגיות של תאי דם אדומים".
פאן וצוותו פיתחו בעבר את אריתרומר, מוצר דם מלאכותי המחק את התכונות הפיזיולוגיות של תאי דם אדומים, כמו יכולתם לקשור ולשחרר חמצן. עבודה זו, שנערכה למעלה מעשור וכיום בשלבים מתקדמים של לימודי בעלי חיים, מומנה על ידי יותר מ -14 מיליון דולר במענקים של ה- NIH, משרד ההגנה וסוכנויות אחרות. הפרויקט – שהוצג במדע, הניו יורקר והמדע הפופולרי, בין כלי תקשורת אחרים – הוא גם חלק מקונסורציום רב -מוסדי גדול יותר של 46 מיליון דולר, במימון סוכנות הפרויקטים המחקר המתקדמים.
אריתרומר הומצא יחד על ידי פאן ואלן דוקטור, פרופסור לרפואת ילדים ומנהל המרכז להובלת חמצן בדם והמוסטזיס בבית הספר לרפואה באוניברסיטת מרילנד (UMSOM). יחד עם פיליפ ספינלה, מומחה לרפואת עירוי צבאית באוניברסיטת פיטסבורג, הקים פאן ורופא יחד חברה בשם Kalocyte, Inc. לפיתוח הסוכן, המורכב מננו-חלקיקים מבוססי שומנים. ננו -חלקיקים כאלה עשויים שומנים, או שומנים, ויכולים לשאת ולהגן על משלוחים שונים, כולל חמצן.
פאן אמר כי "בעוד שאריתרומר חיקה את התכונות התפקודיות והפיזיולוגיות של כדוריות הדם האדומות, הפרויקט הנוכחי שלנו לוקח את המחקר הזה קדימה לשלב הבא על ידי חיקוי המאפיינים המורפולוגיים של תאי דם אדומים – צורתם הפיזית ואיך הם זזים." הגרסה המתקדמת של המוצר של תחליף הדם תהיה בעלת עקומת סופגנייה ומרכז דק ושטוח של כדוריות דם אדומות ביולוגיות, אך תהיה עשירית מהגודל. "באותה רמה ננומטרית, יחס השטח לנפח הוא גבוה במיוחד, כלומר עבור נפח נתון, לסוכן שלנו יש שטח פנים גדול משמעותית בגלל גודלו הזעיר, מה שמאפשר תכונות ייחודיות, אינטראקציה ביולוגית עם רקמות מסביב ויכולת להעמיס ריכוזים גבוהים של ההמוגלובין.
רכוש מושך במיוחד שהחוקרים מתכננים לשמור מאריתומר עבור Nano-RBC, אמר פאן, הוא שניתן יהיה לייבש את החלקיקים, או להקפיא ולהקפיא אותו בטמפרטורת החדר.
"לאחר מכן ניתן להשקיע את המוצר במי מלח לפני הניתוח לחולים", אמר פאן וציין כי הצוות הדגים את כדאיות הגישה עם אריתרומר.
עם הפרויקט החדש הממומן, החוקרים שואפים לפתח עוד יותר חומרים חדשים הפועלים ונראים כמו כדוריות דם אדומות ולבדוק את הפונקציונליות שלהם במודלים של בעלי חיים. משתפי הפעולה כוללים את דוקטור, שיפעל להבהרת המנגנונים העומדים בבסיס תכונות שחרור חמצן; פול בוהלר, פרופסור לרפואת ילדים ופתולוגיה ב- UMSOM אשר יבחן חלוקה ביולוגית; ו- Narayana Aluru, יו"ר Regents Family Regents בהנדסה מספר 9 באוניברסיטת טקסס באוסטין שיתמקד בניתוחים חישוביים בעיצוב ובדיקת מוצרים פוטנציאליים.
פאן אמר כי "המטרה הסופית היא פיתוח טיפולי חמצן בטוחים וייבשים חזה חזה המוצג לשימוש כאשר כדוריות הדם האדומות המאוחסנות אינן זמינות, אינן רצויות או במחסור." "ההמצאה של חוקרי חומרים בתחום הבריאות והרפואה היא בלתי מוגבלת, ואנחנו מדגימים שפרויקט שאפתני ושיתופי מאוד זה."
