طريقة جديدة لإصلاح قلب مكسور

يعلق جهاز "Therepi" مباشرة على القلب التالف ، مما يتيح توصيل الدواء من ميناء تحت جلد المريض لزيادة وظيفة القلب.
ماري بيث أوليري قسم الهندسة الميكانيكية
12 يونيو 2018
استفسارات صحافية
بعد أن يعاني المريض من نوبة قلبية ، تبدأ سلسلة من الأحداث المؤدية إلى قصور القلب. الأضرار التي لحقت بالمنطقة في القلب حيث تم سد الأوعية الدموية تؤدي إلى أنسجة الندبة. ردا على تندب ، القلب يعيد تشكيله للتعويض. هذه العملية غالبا ما تنتهي في فشل البطين أو صمام.
يأمل فريق من الباحثين في وقف التقدم من النوبات القلبية إلى فشل القلب باستخدام جهاز صغير يسمى "Therepi". يحتوي الجهاز على خزان يعلق مباشرة على نسيج القلب التالف. يربط خط إعادة التعبئة الخزان بمنفذ أو تحت جلد المريض حيث يمكن حقن العلاج إما من قبل المريض أو من أخصائي الرعاية الصحية.
كشفت دراسة جديدة نشرت في Nature Biomedical Engineering تشارك فيها فريق من الباحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة هارفارد وكلية الجراحين الملكية في أيرلندا و Trinity College Dublin و Advanced Materials and BioEngineering Research (AMBER) Center و National University of Ireland Galway تفاصيل كيف يمكن ل Therepi يمكن استخدامها لاستعادة وظيفة القلب.
"بعد نوبة قلبية ، يمكننا استخدام هذا الجهاز لتقديم العلاج لمنع المريض من الإصابة بفشل القلب" ، تشرح إلين روش ، أول مؤلفة الدراسة وأستاذ مساعد في إدارة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ميكانيكي الهندسة ومعهد الهندسة الطبية والعلوم. "إذا كان المريض يعاني بالفعل من درجة من قصور القلب ، فيمكننا استخدام الجهاز للتخفيف من التقدم."
اثنان من أكثر الأنظمة شيوعًا المستخدمة حاليًا في تقديم العلاجات لمنع قصور القلب غير فعّالة وغازية. في طريقة واحدة ، يتم تسليم الأدوية بشكل منتظم بدلاً من إعطاؤها مباشرةً إلى موقع الضرر. يجب أن يكون حجم العقاقير المستخدمة محدودًا لتجنب الآثار الجانبية السامة ، وفي كثير من الأحيان تصل كمية صغيرة فقط إلى أنسجة القلب التالفة.
يقول ويليام وايت ، المؤلِّف المشارك الأول والمؤلف الدكتوراه في ترينيتي: "من وجهة نظر الدوائية ، تكون مشكلة كبيرة هي أنك تدخن شيئًا لا يبقى في الأنسجة التالفة لفترة كافية لإحداث فرق." كلية دبلن و AMBER.
تتضمن الطريقة البديلة إجراءًا جائرًا لحقن العلاج مباشرةً في عضلة القلب. بما أن الجرعات المتعددة مطلوبة ، فإن هذا يتطلب عمليات جراحية متعددة.
يتناول Therepi المشاكل مع طرق توصيل الدواء الحالية عن طريق إدارة العلاجات المحلية ، وغير الغازية عدة مرات حسب الحاجة. يمكن زرع خزان الجهاز على القلب في إجراء جراحي واحد فقط.
العلاجات المحلية الموصى بها
يمتلك الخزان نفسه إمكانات مذهلة لتوصيل الدواء. يتكون الخزان من بوليمر أساسه الجيلاتين ، وله شكل نصف كروي مع قاع مسطح متصل بالنسيج المريضة. يتكون القاع المسطح من غشاء شبه منفذ يمكن تعديله للسماح بمزيد من الأدوية أو المواد الأكبر للدخول مباشرة إلى أنسجة القلب.
"ال مواد استخدمنا لبناء الخزان كان حاسما. كنا نحتاج إلى أن نتصرف مثل الإسفنج حتى يمكن أن يحتفظ بالعلاج بالضبط أينما كنت بحاجة إليه ، ”يضيف وايت. "هذا أمر يصعب تحقيقه لأن القلب مستمر في الضغط والتحرك."
يوفر المستودع فرصة فريدة لإدارة علاجات الخلايا الجذعية. يعمل كمصنع للخلايا. بدلا من المرور عبر الغشاء إلى القلب ، تبقى الخلايا داخل الخزان حيث تنتج عوامل الباراكرين التي تعزز الشفاء في أنسجة القلب التالفة.
في نموذج الجرذ ، ثبت أن الجهاز فعال في تحسين وظيفة القلب بعد نوبة قلبية. قام الباحثون بإعطاء جرعات متعددة من الخلايا إلى القلب المتضرر طوال فترة أربعة أسابيع. ثم قاموا بتحليل التغيرات الدورة الدموية في الأنسجة باستخدام قسطرة حجم الضغط واستخدام تخطيط صدى القلب لمقارنة التغييرات الوظيفية مع مرور الوقت.تشرح كلوديا فاريلا ، طالبة دكتوراه في برنامج هارفارد - معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في العلوم الصحية والتكنولوجيا: "رأينا أن المجموعات التي كانت تحتوي على جهازنا قد استعادت بعض وظائف القلب".
وكانت القلوب التي تلقت جرعات متعددة من الخلايا عن طريق العلاج أكثر وظيفة قلبية من أولئك الذين تلقوا فقط حقنة واحدة أو عدم وجود علاج على الإطلاق.
العثور على الجرعة المثلى
تتجاوز قدرات Therepi علاج أمراض القلب. وبما أنه يتيح الفرصة لتوصيل جرعات متعددة وموضعية ، يمكن استخدامه كأداة لتحديد الجرعة الصحيحة المناسبة لمجموعة من الشروط.
يقول روش: "نأمل في استخدام الجهاز نفسه كأداة بحث لمعرفة المزيد عن نظام تحميل الدواء الأمثل".
لأول مرة ، يمكن للباحثين الحصول على فرصة لتتبع عدة عبوات من العلاجات المحلية مع مرور الوقت للمساعدة في تحديد أفضل فترات الجرعات ومقدار الجرعة.
"بصفتي صيدليًا عن طريق التدريب ، أنا متحمس حقًا لبدء البحث عن أفضل جرعة ، ومتى يكون أفضل وقت لتقديمها بعد الإصابة بأزمة قلبية ، وعدد الجرعات اللازمة لتحقيق التأثير العلاجي المرغوب" ، يضيف وايت.
بينما كان الفريق يركز على كيفية عمل Therepi للتخفيف من آثار أمراض القلب ، يمكن استخدام الجهاز في أجزاء أخرى من الجسم. من خلال تحسين تصميم وضبط المواد المستخدمة لبناء الخزان ، يمكن استخدام Therepi لمجموعة واسعة من الأمراض والمشاكل الصحية.
تقول فاريلا: "إن هذا الجهاز عبارة عن منصة يمكن تصميمها وفقًا لأنظمة الأعضاء المختلفة والظروف المختلفة". "إنه مثال رائع على الكيفية التي يمكن أن تساعدنا بها الأبحاث المتداخلة في كل من الأجهزة والعلاجات البيولوجية في التوصل إلى طرق جديدة لعلاج المرض".
يتم تحميل هذا الجديد من قبل فريق XY-GLOBAL.