Crean sistema que forma coágulos sanguíneos para detener el sangrado interno

Ingenieros del MIT han diseñado un sistema de dos componentes que se puede inyectar en el cuerpo y ayudar a formar coágulos de sangre en los sitios de lesiones internas.

Estos materiales, que imitan la forma en que el cuerpo forma coágulos naturalmente, podrían ofrecer una forma de mantener con vida a las personas con lesiones internas graves hasta que puedan llegar a un hospital.

En un modelo de lesión interna en ratones, los investigadores demostraron que estos componentes, una nanopartícula y un polímero, funcionaron significativamente mejor que las nanopartículas hemostáticas que se desarrollaron anteriormente.

“Lo que fue especialmente notable acerca de estos resultados fue el nivel de recuperación de lesiones graves que vimos en los estudios con animales.

Al introducir dos sistemas complementarios en secuencia, es posible obtener un coágulo mucho más fuerte”, dice Paula Hammond, profesora del Instituto MIT, jefa del Departamento de Ingeniería Química del MIT, miembro del Instituto Koch para la Investigación Integral del Cáncer y una de las los autores principales de un artículo sobre el estudio.

A diferencia de los sistemas hemostáticos desarrollados anteriormente, la nueva tecnología del MIT imita las acciones de las plaquetas, las células que inician la coagulación de la sangre, y el fibrinógeno, una proteína que ayuda a formar coágulos.

“La idea de usar dos componentes permite la gelificación selectiva del sistema hemostático a medida que aumenta la concentración en la herida, imitando el efecto final de la cascada de coagulación natural”, dice Bradley Olsen, profesor de ingeniería química Alexander and I. Michael Kasser en la MIT y autor principal del estudio.

La pérdida de sangre por eventos traumáticos, como accidentes automovilísticos, contribuye a más de 2,5 millones de muertes por año en todo el mundo.

Este tipo de traumatismo cerrado puede provocar una hemorragia interna de órganos como el hígado, que es difícil de detectar y tratar.

En tales casos, es fundamental detener el sangrado lo antes posible, hasta que el paciente pueda ser transportado al hospital para recibir tratamiento adicional.

Encontrar formas de prevenir la hemorragia interna podría tener un impacto especialmente significativo en las fuerzas armadas, donde el retraso en el tratamiento de la hemorragia interna es una de las principales causas de muerte evitable, dice Olsen.

Cuando ocurren lesiones internas, las plaquetas son atraídas al sitio e inician la cascada de coagulación de la sangre, que finalmente forma un tapón pegajoso de plaquetas y proteínas de coagulación, incluido el fibrinógeno.

Sin embargo, si los pacientes pierden mucha sangre, no tienen suficientes plaquetas o fibrinógeno para formar coágulos.

El equipo del MIT quería crear un sistema artificial que pudiera ayudar a salvar la vida de las personas reemplazando ambos componentes de la coagulación.

“Lo que los investigadores en esta área han estado haciendo en el pasado es tratar de recuperar los efectos terapéuticos de las plaquetas o recuperar la función del fibrinógeno”, dice Hong.

“Lo que estamos tratando de hacer en este proyecto es capturar la forma en que interactúan entre sí”.

Para lograrlo, los investigadores crearon un sistema con dos tipos de materiales: una nanopartícula que recluta plaquetas y un polímero que imita al fibrinógeno.

Para las partículas reclutadoras de plaquetas, los investigadores usaron partículas similares a las que informaron en un estudio de 2022.

Estas partículas están hechas de un polímero biocompatible llamado PEG-PLGA, las cuales están funcionalizadas con un péptido llamado GRGDS que les permite unirse a las plaquetas activadas.

Debido a que las plaquetas son atraídas al sitio de la lesión, estas partículas también tienden a acumularse en los sitios de la lesión.

En ese estudio de 2022, los investigadores encontraron que cuando estas partículas objetivo estaban en un rango de tamaño óptimo de 140 a 220 nanómetros, se acumulaban en el sitio de una herida pero no se acumulaban de manera significativa en órganos como los pulmones, donde la formación de coágulos sería riesgosa para el paciente

Para este artículo, los investigadores modificaron esas partículas agregando un grupo químico que reaccionaría con una etiqueta colocada en el segundo componente del sistema, al que llaman reticulador.

Esos entrecruzadores, hechos de PEG o PEG-PLGA, se unen a las partículas objetivo que se han acumulado en el sitio de la herida y forman grumos que imitan los coágulos de sangre.

“La idea es que con estos dos componentes circulando dentro del torrente sanguíneo, si hay un sitio de herida, el componente objetivo comenzará a acumularse en el sitio de la herida y también se unirá al reticulante”, dice Hong.

“Cuando ambos componentes están en alta concentración, se obtiene una mayor reticulación y comienzan a formar ese pegamento y ayudan al proceso de coagulación”.

Para probar el sistema, los investigadores utilizaron un modelo de lesión interna en ratones.

Descubrieron que después de ser inyectado en el cuerpo, el sistema de dos componentes era muy eficaz para detener el sangrado y funcionaba aproximadamente el doble de bien que la partícula objetivo por sí sola.

Otra ventaja importante de los coágulos es que no se degradan tan rápido como lo hacen los coágulos naturales.

Cuando los pacientes pierden mucha sangre, generalmente se les administra solución salina por vía intravenosa para mantener alta la presión arterial, pero esta solución salina también diluye las plaquetas y el fibrinógeno existentes, lo que genera coágulos más débiles y una degradación más rápida.

Sin embargo, los coágulos artificiales no son tan susceptibles a este tipo de degradación, encontraron los investigadores.

Los investigadores también encontraron que sus nanopartículas no indujeron ninguna reacción inmune significativa en los ratones en comparación con un control de glucosa.

Ahora planean probar el sistema en un modelo animal más grande, trabajando con investigadores del Hospital General de Massachusetts.

A más largo plazo, los investigadores también esperan explorar la posibilidad de utilizar dispositivos de imagen portátiles para visualizar las nanopartículas inyectadas después de que hayan entrado en el cuerpo.

Esto podría ayudar a los médicos o al personal de emergencias médicas a determinar rápidamente el sitio de la hemorragia interna, lo que actualmente solo se puede hacer en un hospital con resonancia magnética, ultrasonido o cirugía.

“Puede haber horas de retraso en averiguar dónde está la fuente del sangrado, y eso requiere muchos pasos antes de que se pueda tratar el sitio del sangrado.

Por lo tanto, poder combinar este sistema con herramientas de diagnóstico es un área que nos interesa”, dice Hong.

Fuente: Advanced Healthcare Materials