Команда, возглавляемая доцентом кафедры биомедицинской инженерии Скоттом Мединой, опубликовала свои результаты в Advance Healthcare Materials.
«Тромбоз глубоких вен – это образование тромбов в глубоких венах, обычно в ногах человека», – сказала Медина. "Это опасное для жизни состояние свертывания крови, которое, если его не устранить, может вызвать смертельную легочную эмболию – когда сгусток перемещается в легкие и блокирует артерию. Чтобы управлять ТГВ и предотвратить эти опасные для жизни осложнения, очень важно иметь возможность быстро обнаруживать, контролировать и лечить его."
По словам Медины, проблема заключается в том, что современные методы диагностической визуализации не имеют разрешения, необходимого для точного определения потенциальных мест размножения сгустков и мониторинга сгустков в режиме реального времени.
ТГВ иногда может проявляться в виде отека и боли в ноге человека, которые затем можно исследовать с помощью ультразвука.
«Ультразвук не подходит для диагностики ТГВ», – сказала Медина. "Он может сказать вам, что область потока жидкости может выглядеть странно, что может быть связано со сгустком – но, возможно, нет. Вы следите за анализами крови, чтобы найти конкретные факторы, и вместе вы можете диагностировать сгусток."
После того, как тромб диагностирован, врач может назначить либо фармацевтические препараты, которые помогут его разрушить, либо процедуру, которая включает в себя поднесение зонда к сгустку, чтобы захватить его и физически удалить из организма. Однако фармацевтических препаратов может быть недостаточно, чтобы разрушить сгусток, или они могут вызвать проблемы с кровотечением в других частях тела, в то время как вариант процедуры является инвазивным и сопряжен с рисками, включая потенциальную инфекцию.
Чтобы лучше идентифицировать расположение, состав и размер сгустков, что позволяет понять, как их лечить, Медина и его команда использовали метод частиц, разработанный в 2017 году.
Называемые нанопептисомами (NPep) частицы представляют собой оболочку вокруг капли фторсодержащего масла, похожего на жидкий тефлон. Поверхность оболочки содержит молекулу, которая находит и связывает белок на поверхности активированных тромбоцитов, ключевой клеточный компонент сгустков.
«Частицы связываются с поверхностью сгустков, мы применяем ультразвук, и капля превращается в газ и образует пузырь под оболочкой», – сказала Медина. "Это дает отличный контраст для изображений. Пузырьки появляются именно там, где образуются сгустки."
Но, по словам Медины, тайна раскрылась, когда они проверили свою технику. Чтобы проанализировать, как диагностировать и лечить тромбы, исследователи сначала вызывают образование тромбов в венах крупного рогатого скота, вводя фермент, который вызывает образование сгустков.
«Фермент обычно вызывает образование сгустка в 100% случаев, но когда мы наносили частицы, мы наблюдали образование сгустка только в 30% случаев», – сказала Медина. «Нам пришлось задуматься: неужели частицы не только связываются со сгустками, но и каким-то образом разрушают их??"
Команда проверила свою гипотезу, но исследователи теряли сигнал пузыря каждый раз после 15 минут ультразвукового исследования.
«Мы думаем, что как только наши частицы начинают украшать сгусток, они насыщают поверхность и подавляют механизмы дальнейшего роста сгустка», – сказала Медина. "А под ультразвуком частицы разрушают сгусток или препятствуют его сохранению. Хотя мы еще не понимаем лежащего в основе механизма, ясно, что эти частицы могут отображать тромбы и помогать лечить их в режиме реального времени."
Исследователи планируют продолжить изучение того, как частицы разрушают сгустки, а также разработать больший контроль над их поведением.
Программа развития ранней карьеры для факультетов Национального научного фонда, междисциплинарный посевной грант штата Пенсильвания и стипендия для аспирантов штата Пенсильвания частично поддержали эту работу.