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美國北卡大學(xué)科學(xué)家研發(fā)出“智能抗血栓”貼片
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近日，來自北卡羅萊納大學(xué)教堂山分校（University of North Carolina at Chapel Hill）與北卡羅萊納州立大學(xué)（North Carolina State University）的顧臻教授、朱勇教授以及Caterina Gallippi教授建立的團(tuán)隊研發(fā)出了一款“智能抗血栓”貼片，為血栓癥的預(yù)防與治療提供了一種新策略。這一成果，也近日在線刊登在了材料科學(xué)領(lǐng)域頂尖學(xué)術(shù)刊物《Advanced Materials》上。 血栓癥是全球前三位致死性血管性疾病，由體內(nèi)產(chǎn)生的凝血塊引起，每1000人中就有1-3人患病。當(dāng)凝血塊形成后，會阻撓人體的正常血液循環(huán)，導(dǎo)致肺栓塞、心臟病或中風(fēng)等一系列嚴(yán)重后果。據(jù)統(tǒng)計，中國是各種血栓癥發(fā)病人數(shù)最多的國家；而在美國，每年有10-30萬人死于靜脈血栓，相關(guān)住院人數(shù)超過50萬。 目前，常規(guī)的治療方法依賴于肝素、華法林等血液稀釋劑藥物。這些化學(xué)生藥雖然有效，在實際使用的過程中卻頗為繁瑣——為了保證肝素的用量處于合適的范圍，患者需要定期檢測凝血功能。倘若體內(nèi)肝素的濃度太高，患者會有自發(fā)出血的風(fēng)險；而倘若肝素的濃度太低，可能就起不到預(yù)防血栓復(fù)發(fā)的作用。 “我們當(dāng)時想要研發(fā)一種能夠自動監(jiān)測患者血液的貼片。在患者需要時，它能自動釋放藥物，”本論文的共同通訊作者之一顧臻教授說道：“這會是一個隨生理信號響應(yīng)，從而實現(xiàn)自我調(diào)控的系統(tǒng)�！鳖櫿榻淌谡n題組近年創(chuàng)新性地提出能生物響應(yīng)的透皮微針貼片的設(shè)計思路，實現(xiàn)劑量可控的智能皮下遞藥。相關(guān)發(fā)明包括能隨血糖響應(yīng)的智能胰島素貼片、胰島細(xì)胞貼片以及能隨腫瘤微環(huán)境響應(yīng)緩釋免疫檢查點（PD-1/CTLA4）抗體的貼片等。 如果要實現(xiàn)自我調(diào)控，關(guān)鍵的一步就在于如何知道患者是否有凝血的風(fēng)險。為了達(dá)成這一點，實驗研究人員們將目光投向了凝血酶（thrombin），一種能啟動凝血反應(yīng)的酶。研究人員找尋到一套能夠?qū)δ钙鸱磻?yīng)的系統(tǒng)——當(dāng)凝血酶被激活時，這套系統(tǒng)能夠切斷特異的多肽鏈。如果我們把肝素加入到這套系統(tǒng)內(nèi)，是否就能在凝血酶活化的情況下切開多肽鏈，釋放肝素，起到治療的作用呢？ 為了驗證這一想法，科研人員們利用這套系統(tǒng)，制造了一層布滿“微針”的貼片。這些微針由通過特異多肽鏈接枝上肝素的透明質(zhì)酸高分子構(gòu)成。科研人員希望這些高分子能在接觸到血液中的凝血酶后釋放肝素。 “血液中的凝血酶越多，就需要越多的肝素來降低凝血風(fēng)險，”本論文的共同第一作者之一博士研究生張宇琪說道：“因此我們設(shè)計了一款一次性的貼片，它會隨著血液里的凝血酶增多而釋放更多的肝素。” 在小鼠身上，科研團(tuán)隊測試了這款智能貼片的效果。在第一項試驗中，實驗組的小鼠接受了肝素注射，或使用了智能貼片；對照組的小鼠則沒有采用任何有效的預(yù)防手段。在接受預(yù)防性治療的10分鐘后，這些小鼠接受了足以致死的凝血酶注射。實驗研究發(fā)現(xiàn)，只有對照組的小鼠發(fā)生死亡，而實驗組的小鼠都存活了下來。這個實驗結(jié)果說明智能貼片在短期預(yù)防血栓的能力上和肝素注射沒有顯著差異。 而在第二項試驗中，致死劑量的凝血酶在接受肝素或智能貼片的6個小時后被注入小鼠體內(nèi)。在短短15分鐘內(nèi)，只接受肝素注射的小鼠的死亡率高達(dá)80%，而使用了智能貼片的小鼠則毫無癥狀。換句話說，在長期的預(yù)防效果上，智能貼片要優(yōu)于普通的肝素注射。 “這些實驗結(jié)果有望帶來一款能實現(xiàn)自我調(diào)控的閉路智能貼片，治療受血栓癥影響的患者。血栓癥每年影響著成千上萬的患者，我們的貼片有望較為精準(zhǔn)地進(jìn)行給藥治療，并潛在降低治療的花費�！鳖櫿榻淌谡f道。 “我們正設(shè)法進(jìn)一步增加貼片的載藥量，使得貼片里的藥物含量能根據(jù)每名患者的不同需要進(jìn)行調(diào)整。我們的目標(biāo)是患者可以每天更換一片，也可以隔幾天更換一片，” 本論文的另一名共同第一作者博士研究生俞計成補(bǔ)充說：“但釋放在患者體內(nèi)的肝素水平，可由患者自身血液里的凝血酶含量調(diào)控�！� 研究人員相信，這項工作預(yù)示著一個良好的開端。更多的臨床前試驗，也有望在近期進(jìn)行。我們期待這一智能貼片能早日轉(zhuǎn)化，造福更多生活在血栓癥風(fēng)險中的患者。 此文來源于網(wǎng)絡(luò) |
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