Новий матеріал для медичних імплантатів

Найпоширінішим ускладненнями після установки стентів, пластин, гвинтів, спиць та інших медичних імплантатів є тромбоз і тромбоемболія.

Дослідники з Колорадського університету, США запропонували оригінальне рішення цієї проблеми - спеціальне титанове покриття, яке відштовхує кров. Матеріал може стати основою для створення хірургічних імплантатів без ризику відторгнення з мінімальними побічними ефектами.

Новий матеріал для імплантатів розроблений завдяки інноваціям у двох дисциплінах - матеріалознавстві та біологічної інженерії. За основу була взята структура суперомніфобного матеріалу, який відштовхує практично всі типи рідини.

Поверхня листа титану, заготовка для імплантатів, змінюють за допомогою спеціального хімічного з'єднання і створюють непроникний бар'єр між титаном і кров'ю. Попередні дослідження показали низький рівень злипання (адгезії) тромбоцитів на поверхні.

Фахівці відзначають незвичайний підхід у вирішенні проблеми негативних побічних ефектів імплантатів. Більшість досліджень було направлено на створення матеріалу з повною сумісністю рідким середовищем організму. Ключ інновації полягає в тому, що кров практично не контактує з поверхнею імплантату. Це створює ілюзію відсутності будь-якого стороннього тіла в організмі для біологічних захисних механізмів.

                                         Фторовані нанотрубки на титанової поверхні

 Один з учасників дослідження відзначає, що негативний вплив крові на чужорідний матеріал є головною проблемою в установці різноманітних імплантатів. Стент в кровоносній судині часто стає основою для утворення кров'яних згустків (тромбів), які стають причиною інфарктів та емболії. Пацієнтам необхідно приймати препарати розріджують кров протягом всього свого життя.

«Тромб утворюється через те, що клітини крові знаходять місце, де можна« прикріпитися ». У здорових судинах при фізіологічному струмі крові таких місць немає. Якщо ми зможемо створити безконтактний матеріал, то не буде ніякого тромбу».

Вчені проаналізували різну структуру титанових поверхонь на предмет відразливих властивостей. Найбільшою ефективністю мали фторовані нанотрубки на титанової поверхні. На сьогодні планується провести ряд додаткових досліджень нового матеріалу і почати підготовку попередніх випробувань на лабораторних тваринах.

Результати дослідження опубліковано Advanced Healthcare Materials.

Джерела:

•  mdtmag.com
•  mednovelty.ru

Холодна плазма допомагає в лікуванні переломів кісток

Явище холодної плазми було відкрито 20 років тому. Ця технологія широко використовується в сільському господарстві для стерилізації поверхні ніжних фруктів. Зараз вивчається можливість застосовувати іонізований газ в медицині для лікування живих клітин та тканин.

Одне з таких досліджень проводиться в університеті Томаса Джефферсона. Керівник проекту каже: «Ми проводимо попередні дослідження про застосування холодної плазми в лікувальному процесі. Намагаємося знайти відповідь на такі питання: які умови необхідні для руйнування ракових клітин, чи можна стимулювати ріст клітин для формування нової кістки та багато іншого. Зараз ми вивчаємо питання про вплив холодної плазми на позаклітинний матрикс».

Матрикс складається з колагену та інших протеїнів, які здійснюють механічну підтримку клітини і обмін необхідних речовин. Ця структура значно впливає на ріст і розмноження клітин. Наприклад: міжклітинний матрикс може сприяти або пригнічувати формування кістки, ріст клітин і метастазів.

«Ми зуміли довести, що матрикс, який піддався впливу імпульсам холодної плазми, сприяє диференціації клітин в хрящі і збільшує утворення кісткової тканини».

Попередні дослідження показують, що холодна плазма може запустити або придушити процеси регенерації, вносячи хімічні зміни до складу плазми.

      Ефект впливу холодної плазми на міжклітинний матрикс при різній частоті

 

В експерименті використовувалися підкладки для вирощування клітин Matrigel. Клітини, розміщені в матриксі, піддавалися імпульсному впливу холодної плазми з різною частотою. Об'єкти, які піддалися з впливу з мікросекундними інтервалом, почали активно формувати кісткову тканину. У той же час, клітини оброблені імпульсами з наносекундной частотою, лишилися незмінними.

Вчені зуміли переконливо довести, що клітини, оброблені мікросекундними імпульсами плазми, мали вищий рівень кінази фокальних контактів, що є показником активного включення матриксу в процеси формування кістки.

Керівник проекту додає: «Дослідження про можливості використання холодної плазми будуть розширюватися. Вкрай важливо вивчити вплив різних типів плазм як на окремі клітини, так і на ділянки тканин. Ефект від впливу плазми може відрізнятися при різних типах клітин і матриксного протеїну. Також не слід забувати про можливу загальної реакції тканин і цілого організму ».

Дослідження опубліковане в «Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine».
Джерела:

• futurism.com
• jefferson.edu
• inteeu.com

Новий засіб захисту ран на основі хітозану

Хітозна - природний полімер, з якого складається хітиновий панцир комах і ракоподібних. Речовина широко використовується в багатьох галузях економіки - в сільському господарстві при годуванні тварин в якості біологічної добавки, косметології - як наповнювач крем і лосьйонів тощо.

У 2014 році вчені Віссовского інституту розробили пластик на основі хітозану, який не забруднює навколишнє середовище і розкладається в короткі терміни. Хітозна так добре зарекомендував себе, що відразу почалися експерименти по використанню цієї сполуки в медицині.

Доктор Хав'єр Фернандес, учасник проекту по створенню біопластика, каже, що добре для навколишнього середовища, то добре і для людини. Хітозна пройшов первинні клінічні дослідження на біологічну сумісність і стійкість до різних типів бактерій
.
Перші досліди показали, що біопластик може успішно використовуватися для захисту і фіксації тканин при загоєнні ран. Учасники проекту кажуть: «По правді сказати, ця робота лише вдосконалення нашої останньої розробки. Ми створили нетоксичний, біологічний матеріал для харчової промисловості. Тепер тільки залишилося адаптувати речовина для медичних цілей ».

Основна проблема - як змусити хітозан прилипати до живої тканини. Якості клейової основи запропонували використовувати тканинну трансглутаміназу. Це природний фермент, який сприяє формуванню стійких зв'язків між білковими сполуками. Пробний варіант інноваційного матеріалу був випущений у вигляді пластиру, спрею і піни. Нова технологія довела свою ефективність у всіх випадках.

Пластина хітозану успішно закрила отвір на кишечнику свині. Тест на розрив показав, що латка міцніше натуральних тканин. Спрей у вигляді рідкої комбінації хітозану з трансглутамінази усунули пневмоторакс в грудній клітці лабораторного тварини. Лікування великих ран, які характери для бойових дій та автомобільних аварій, проводитимуть хітозаном у вигляді піни. Їм планується заповнювати великі порожнини для безпечного транспортування постраждалих в стаціонар.

Піна з хітозану зв’язує дефект у м’язових тканинах свині. Пінопласт так добре приклеюється до біологічної тканини, що можливо вирізнити покрив від біологічної тканини.

Новий біологічний полімер вже пройшов попередні випробування. Вчені сподіваються, що їх розробка зацікавить профільні медичні установи, і ефективність нового кровоспинний засіб можна буде перевірити на людях.

Результати дослідження опубліковані в журналі Tissue Engineering

УЗД келоїдних рубців

Оцінка ефективності кольорового ультразвукового допплера в дослідженні процесів активності в келоїдних та гіпертрофічних рубцях.

Нельсон Лобос, MD, Ксимена Уортсман, MD, Фернандо Валенцуела, MD, та Фаустіно Алонсо, MD 

ПРОБЛЕМА: Оцінка активності келоїдних процесів має вирішальне значення для контролю та лікуванні структурних змін в епідермальному та гіподермальному шарі. Існує дуже мало клінічних досліджень для оцінки келоїдів, а біопсія в даному випадку може бути протипоказаною.

ЦІЛЬ: Оцінити сонографічну активність келоїдних процесів та порівняти її з клінічними проявами.

МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ: Було проведено ретроспективне дослідження пацієнтів з келоїдними рубцями по клінічним проявам та режимом кольорового ультразвукового допплера. Активність оцінювали по модифікованій Сіетловській шкалі рубців та даними УЗД кольоровим ультразвуковим допплером. Келоїди вважалися активними, коли кольоровий ультразвуковий допплер виявляв посилену васкулярізацію в зоні ураження. Статистичний аналіз був проведений по наступним критеріям: U-критерій Манна-Уїтні, t-критерій Стьюдента та узгодженість висновків різних спостерігачів.

РЕЗУЛЬТАТИ: В дослідженні приймали участь 35 пацієнтів з 42 келоїдними рубцями. За допомогою кольорового ультразвукового допплера були отримані дані по глибині, ступеню васкуляризації та діаметру кровоносних судин. По результатам УЗД - 76% келоїдних процесів були активними і 24% неактивними. По клінічним проявам, один спостерігач виявив 55%, а другий виявив – 88% активних келоїдів. Узгодженість висновків спостерігачів була помірною (k = 0,42). При УЗД кольоровим допплером було виявлено субклінічні свищеві тракти, ураження гіподерми та м'язів, ознаки петрифікації.

ВИСНОВОК: Кольоровий ультразвуковий допплер дозволяє точно оцінювати активність келоїдних процесів, навіть на субклінічній стадії. Сама лише клінічна оцінка стадії захворювання та активності процесу традиційними методами недостатня. Відповідні анатомічні і субклінічні ознаки можуть бути виявлені за допомогою кольорового ультразвукового допплеру.

Технологія MARIA. Інноваційна методика діагностики рака молочної залози

Рак молочної залози займає перші позиції по смертності серед європейських жінок у віці від 35 до 55 років. Рання діагностика на стадії клінічного проявлення хвороби грає ключову роль в успіху лікування. Широкі профілактичні програми по запобіганню раку молочної залози існують в багатьох розвинутих країнах.

В основі скринінгу лежить регулярне проведення ультразвукового сканування чи мамографії, починаючи з 45 чи 50 річного віку. А жінкам, що входять до групи ризику (генетична схильність, тощо), радять проходити профілактичні дослідження з 35 річного віку. Кожний метод має свої переваги та недоліки.

Мамографія – це одна з форм рентгенографії. Зображення структури тканини молочної залози формується за рахунок малодозованого іонізаційного опромінення. Основні недоліки методики – шкідливий влив радіації на пацієнтку та медичного персоналу, відносна громіздкість та дорожнеча методики, обмеженість у використання (мамографію не радять проводити частіше, чим раз у півроку). Окрім того, у жінок з щільними тканинами молочної залози точність діагностики сягає лише 40%.

Ультразвукове сканування чи УЗД молочних залоз позбавлено численних недоліків попередньої методики. Метода – дешева, доступна та підходить до всіх груп пацієнток. Але залежність від майстерності оператора та недосконалі протоколи дослідження не дозволяють стати ультразвуку «золотим стандартом» скрінінгу раку молочної залози. Магнітно-резонансна томографія занадто дорога для скрінігового метода, а комп'ютерна томографія занадто шкідлива.

Європейська компанія Micrima пропонує нову безпечні та точну діагностику раку молочної залози основі радіохвильової мамографії. Дані про структуру біологічної тканини отримують на основі сканування радіохвилями сантиметрового діапазону з частотою 4 – 10 ГГц. Електромагнітні хвилі в цьому діапазоні використовується у супутниковому та інтернет зв'язку, радіолокації тощо.

Сама система для радіохвильової мамографії MARIA являє собою кушетку з сенсорами. Пацієнта лягає долілиць та поміщає молочні залоза в спеціальні камери з випромінювачами та сенсорами.

На основі отриманих даних формується об'ємне зображення органу. Сам процес дослідження триває декілька хвилини, нешкідливе та немає побічних ефектів. Зараз йдуть широкі клінічні випробування методики MARIA в європейських медичних центрах.

Більш детальну інформацію про нову методику можна отримати на сайті виробника - http://www.micrima.com/

Проблеми зору у космонавтів. Основні причини.

Науковці визначили головну причину проблем із зором в астронавтів, що довго перебували у космосі.

За останнє десятиліття, науковці з НАСА спостерігали характерну картину проблем з зором в астронавтів при тривалих космічних польотах. Астронавти скаржилися на різке погіршення зору, виникнення завіси перед очима. Синдром порушення зору зустрічається двох третин астронавтів, що довгий час перебували в міжнародній космічній станції.

Патологічні зміни відбувалися в самому очному яблуці. Вчені висувають припущення, що в основі синдрому може лежати порушення обміну ліквора, спинномозкова рідина, яка оточує головний та спинний мозок (спинномозкова рідина).

Один з науковців відмічає: «Синдром викликав значне занепокоєння, оскільки стало очевидно, що в деяких випадках серйозні структурні зміни не зникали після повернення на землю». На додачу до погіршення зору у астронавтів реєструвалось потовщення очного яблука та запалення зорового нерва.

Професор Алперін, керівник дослідження, вважає головною причиною проблем з зором цереброспінальну рідину. Ліквор захищає та підтримує головний та спинний мозок. При зміні позиції тіла ліквор пристосовується до змін. Професор відмічає: «В космосі рівновага системи порушується через відсутність тиску при зміні постави».

Для дослідження феномену було проведено МРТ сканування семи астронавтам до і після тривалого космічного польоту. Результати дослідження були порівняні з даними дев'яти астронавтів, які відвідували робочу станцію на короткий час.

Результати дослідження показали, що в астронавтів, які довгий час перебували у космосі, був значно збільшений об'єм ліквора в очицях черепа, в також в шлуночках головного мозку. Розмір вибірки невеликий, але отримані дані вказують на значну роль спинномозкової рідини на порушення зору в астронавтів.

Вчені стверджують, якщо не виробити ефективної протидії структурним деформаціям, то зору астронавтам буде завдано непоправної шкоди й розвиток далекозорості буде не найгіршим варіантом.

Результати дослідження опубліковані на науковій конференції Товариства лікарів радіологів Північної Америки (RSNA), що проходила в Чикаго, США.

По матеріалах ВВС news.

Новий метод діагностики та моніторингу лікування раку передміхурової залози

Вчені розробили нове антитіло, що може використовуватися для діагностики та контролю над ефективністю лікуванням рака передміхурової залозі. Хвороба буде діагностуватися в режимі реального часу за допомогою позитрон-емісійної томографії (ПЕТ).


Науковці опублікували результати успішного експерименту на генномодифікованих лабораторних мишах. За допомогою позитрон- емісійної томографії у дослідних тварин було виявлено, як антитіла взаємодіють с гормональним рецептором, що активну бере участь в розвитку рака передміхурової залози. Андрогеновий рецептор відповідальний за більшість випадків захворювання на рак. Спеціалісти вважають, що нова методика з використанням антитіл відкрила нову сторінку в діагностиці та спостереження за розвитком гормонально чутливих форм рака.

Керівник проекту відмічає: «Наше відкриття довело, що за допомогою індивідуального сполучного агента можна спостерігати за розвитком хвороби в режимі реального часу без будь-якого хірургічного втручання. Я вірю, що в недалекому майбутньому ми створимо антитіло, яке буде вражати ракові клітини передміхурової залози й повністю вилікувати від цієї форми раку».


Вчений додав, що дуже важливо, коли успіх досягнутий на невеликих лабораторних тваринах: «Ми спостерігали процес розвитку рака простати у мишей в дрібних подробицях. Це дає надію, що нову методу можна буде перенести на людину без великих труднощів».


На сьогодні в клінічній практиці для виявлення андрогенових рецепторів використовують тест на простат-специфічний антиген (PSA), маркер раку. Високий рівень PSA вказує на активність антрогенових рецепторів та високу ймовірність раку.

Концентрація PSA в крові залежить від багатьох факторів, включаючи вік пацієнта та тип пухлини. Це створює труднощі у виявленні шляхів активації андрогенових рецепторів. Намагання створити комплекс «антитіло-PSA» наштовхнулося на численні перешкоди.

Комплекс цілковито не локалізувався в зоні новоутворення передміхурової залози, а продовжував циркулювати в кров'яному руслі, що не давало змоги чітко ідентифікувати та виміряти зону ураження.


Щоб вирішити проблему, науковці розробили нове антитіло під назвою 11B6. Його цілю був калликреїн пептидаза 2 (hk2). Ще один антиген, який вказує на активацію шляху рецептора андрогену. На відміну від PSA, hk2 активний тільки в простаті і при агресивних формах рака молочної залози. В ході дослідження було виявлено, що комплекс «11B6-hK2» формується лише в ракових клітинах і не вимивається в кров. В основі цього біологічного процесу лежить особливий транспортний механізм за участю неонатального рецептора Fc, котрий розпізнає та переносить антитіла.


Керівник проекту пояснює, що це перше вдале дослідження в якому використовувалися біологічні механізми для формування зображення тканин, що вражені раком.

Наступна фаза дослідів – зробити антитіло 11B6 видимим для позитрон-емісійної томографії та флуоресцентних методик. С цією метою до молекули 11B6 був приєднаний цирконій-89, радіоактивний хімічний елемент. Створена сполука отримала назву 89Zr-11B6. При візуалізації злоякісних пухлин зі сполукою 89Zr-11B6 методом ПЕТ томографії було виявлено, що можливо виміряти активність комплексу 11B6-hK2 в м'яких та твердих тканинах. Рак простати та молочної залози часто метастазує в кісти і виявлення пухлин у всіх регіонах організму являться дуже важливим.

Для перевірки можливостей візуалізації зі сполукою 89Zr-11B6, вчені протестували методику на моделях хвороби при стандартних схемах лікування. В одній групі лабораторних мишей с раком передміхурової залози вводили препарат ензалутамід, щоб стримував гормональну активність андрогенового рецептора, в другій – фізіологічний розчин. На знімках в першій групі піддослідних тварин можна було спостерігати різке зниження активності андрогенового рецептора.


Науковці надіються, що визначення точне локалізації антитіл в режими реального часу допоможе визначити оптимальні дози ліків і мінімізації негативних побічних ефектів. Нині проходять випробування на приматах для визначення токсичності препарату. Це фінальний крок перед тестуванням нового метода на людях.


Результати дослідження були опубліковані в Science Translational Medicine

Джерела: www.stm.sciencemag.org, www.itnonline.com