Yenilikçi Antithrombotic Kaplamalar, Kardiya İmplant İmplantları Üzerine Yanma Formasyonunu Azmak için

Kalp implantları, hız yapıcılar, defibrilatörler, stentler ve prosthetic kalp kapakları dahil olmak üzere modern kardiyolojide vazgeçilmez araçlar haline geldi.Onlar ritmi geri yükler, patency ve destek kalpleri. Ancak kalıcı ve yaşam tehditleri kalır: tromboz - cihazla ilgili trombozların oluşumu yenilikçi çözümler için acil bir ihtiyaçtır.

Savaş aracı veya doğrudan oral anticoagulants gibi ilaçlarla ilgili olarak sistemsel antikoagülasyonlar standart koruyucu önlemlerdir, ancak kanın önemli risklerini taşır, sık sık izleme gerektirir ve sistemsel yan etkiler olmadan kontradın. ayrıca, sistemsel ajanlar kök nedenlerini ele almazlar - sigortalı-duygun bir şekilde, bu, çeşitli kaplamalara yerel olarak müdahale eden stratejilerin ortaya çıkmasını teşvik eder.

Thrombosis Patofiziksel Kalp İmplantları Üzerine

Yabancı bir malzeme kana maruz kaldığı zaman, karmaşık bir olay dizisi tetiklenir. saniyeler içinde plazma proteinler yüzeye reklamverenb, sonraki hücresel etkileşimleri dikte eden bir koşul oluşturur. Plaktörlerle bu katmana yapıştırılır ve procoagulant molekülleri serbest bırakır. Sonuç, genellikle komplikeli bir pıhtılaşmadır (intrinsic yolway) faktör XII adsorpsiyonu yapay yüzeye taşır, tromboz ve fibrin depozisyona yol açar.

Kromozomları etkileyen temel faktörler yüzey kimyası, yüzey şarjı, ıslak geçirgenlik, kabalık ve üstografi içerir. Örneğin, hidrofobik yüzeyler, protein adsorbed proteinleri daha güçlü, betonlaştırmalı betonajmanlık sağlar. Yüksek yüzey alanı veya düzensiz topografisi, protein adsorpsiyonuna direnen kaplamalar için siteler sağlar.

Geleneksel Yaklaşımlar ve Sınırları

On yıllardır, sistemik antikoagülasyon, uzun yıllar boyunca hastalarda trombosit önlemenin ana alanı olmuştur. Savaşfarin, heparin ve yeni oral antikoagulants trombotik olaylar riskini azaltır, ancak her yıl% 1-4 oranında artan kanama riski meydana gelir - birçok hastada anti-koagülasyon, son zamanlarda hastalık içeren hastalarda, anti-koagülasyon zorunludur.

Başka bir geleneksel yaklaşım, kısa süreli laboratuvar testlerinde protein adsorbasını azaltan veya düşük yüzey enerjisi ile komponentik reaktif molekülleri azaltan hidrojektöreller veya albümin-adsorbed tabakaları gibi pasif kaplamalar kullanılarak yüzeysel modifikasyondur.

Antithrombotic Kaplamalar Türleri

Heparin-Based Kaplamalar

Heparin, son derece sulfated glycosaminoglycan, güçlü antithrombin III ve tromboz ve faktör Xa'nın transkriptasyonu ile uygulanabilir. Heparin kaplamaları özellikle kardiyopulmoner atlama devreleri ve ekstrakrep membranları üzerinde kullanılmaktadır.

Ionic heparin kaplamaları, negatif şarj heparin ve pozitif şarj yüzey grupları arasında estatik etkileşime güveniyor.Daha basit olsa da, etkinliği azaltmak ve potansiyel olarak sistemsel etkiler sağlamak. Covalent immobilizasyon, sık sık sık sık sık tabaka-kat-katmanlı montaj veya uzaysal molekülleri kullanarak tıkanmış veya karbodiimide kimya bağlantıları ile yıllarca boyunca heparinli aktiviteyi korumak için korelasyon sağlar.

Bioaktif polimer Kaplamaları

Biyoaktif polimer kaplamaları, kan bileşenleri ile faydalı bir şekilde etkileşime girmek için tasarlanmıştır. Ortak stratejiler, fosforilcholine (PC) tabanlı polimerler, hücre membranlarının dış yapraklarını taklit eden ve protein adsorpiyonuna ve plakalı aktivasyona karşı dirençli. PC-koated stentler hayvan modellerinde ve erken klinik deneylerde trombositleri azaltmışlardır.

Biyoaktif polimerlerin bir diğer ailesi, insan tüm kan kullanan sulfobetaine veya carboxybetaine zwitteronik gruplar tarafından değiştirilebilir.Bu ultra-d-fouling malzemeleri, özellikle protein adorpsiyonuna karşı dirençli olan yüksek oranda hidratlanmış bir yüzey oluşturur.In vitro assays using human all blood have shown that zwitter kaplamalar plakalet adhesion by >99% ve tamamen trobin nesli baskısını azaltır.

Polimer kaplamaları ayrıca endotelal hücre-birikirli molekülleri de dahil edebilir, örneğin RGD (arginine-glycine-aspartate) gibi komple ve istikrarlı bir şekilde periyodik olarak yeniden yapılandırılır.

Nanoyapılı Yüzeyler ve Endothelial Mimetics

Nanofabrikasyondaki ilerlemeler, nanoscale'deki yüzey topografisini doğru bir şekilde kontrol etmesine izin verir. Nanoyapılı yüzeyler protein adsorpsiyon yönelimini etkileyebilir, plakalı aktivasyonu azaltır ve hatta pro-fibrinolytic state. Örneğin, nanopiller veya nanotüpler titanyum yüzeylerdeki nanotüpler, bir çalışma biçimindeki odaklamaları önlemek için plakalı adhesionı azaltır.

Endothelial-mimetic yüzeyler, heparan sulfate ve hipnozik asit sunmak için bir adım daha ileri gider, kan damarlarının birincil anti-mokratik tabakasıdır. Araştırmacılar bu glykocalyx tabakasını kullanarak çapraz bağlantı ve jlycosaminoglycans ve hipniyop asit ve hipniyoptif olarak kullanıp, bu mikroptik bir şekilde boyanmış yüzeyler için relfate ve hipnotik bir şekilde boyanmış kaplamalar geliştirdiler.

Uyuşturucu-Eluting Kaplamaları

Uyuşturucu toplama kaplamaları, düz kas hücreli redüksiyonu ve diğerini azaltan ilaçlara sahiptir. En yaygın kullanılan ilaçlar, sirolimus, everolimus ve paklitaxel gibi provokasyonel ajanlardır, bu ilaçlar aynı zamanda son derece kötüleştirici bir şekilde iyileşme riski ile birlikte, rivar trombosit olmayan kaplamalar gibi.

Biyoresorbable polimer ilaç-eluting kaplamaları başka bir ilerleme sunar: uyuşturucu serbest bırakılmasından sonra kaybolurlar, bu cihazların normal olarak uçabilecek bir metal yüzeyinin veya polimersiz platformun arkasında kalırlar. örnekler, BioFreedom polimer-free stent içerir, bu da ilaç ve Absorb biyoresorbable damar gözlemleyici bir biyofazorbosisin klinik denemeleri için uzun süreli sonuçlar takip edilir.

Örneğin, P2Y12 reseptör inhibitörü, kanama riskini basitleştirmekten sonra sitedeki plakalamalarını ortadan kaldırmak için 30 gün boyunca yüksek konsantrasyonlar elde edebilir.Bu konsept, hastaların iki anti-kataplü tedaviden kaçınmasına izin verebilir.

Combinatorial Approaches ve Smart Kaplamalar

Tek işlevli kaplamalar genellikle trombozların multifaceted doğasını ele almak için yetersizdir. Sonuç olarak, araştırmacılar, çoklu anti-faşotik stratejileri entegre eden kombinasyonlar geliştiriyorlar. Önemli bir örnek, zwitteronik polimer fırçaları taklit eden heparin. zampiyonel bileşeni ilk protein adorpsiyonuna karşı yüzde 95 azaltılırken, oparin herhangi bir prokoagulant enzimlere karşı yerel anti-koagulasyon sağlar.

Akıllı kaplamalar, sürekli uyuşturucu maruziyeti olmadan dinamik olarak çevresel ipuçlarına yanıt verir.Bir tasarım, melittin (a plakalet inhibitörü) ile yüklenen bir hidrojektif matrisi kullanarak yalnızca trobin-taitli bir peptit dizilerine maruz kalınmasını sağlar.In vitro testler, aktif bir pıhtılaşmanın varlığıyla özel olarak serbest bırakmanın, %90'a kadar kesme işlemiş olduğunu gösterdi.In vitro testler, testlerinde, aktif bir şekilde serbest bırakmanın varlığını gösterdi.

Başka bir akıllı yaklaşım, S-nitrosothiols veya Diazeniumdiolates gibi nitrik oksit kullanımıdır. NO, transseksüel kaplamalar ve plakalı aktivasyon ve takvaatlar için kontraseptifler, yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş serbest bırakmak için tasarlanmıştır, araştırmacıların hiçbir şekilde NO bağışçılarla gömülü polimer sistemleri ele geçirdiği teknik bir engel olmaya devam eder.

Klinik Kanıt ve Çeviri Meydanları

Birçok kaplamalar in vitro ve hayvan modellerinde etkileyici sonuçlar sergiliyor olsa da, klinik uygulama ile çeviri yavaştır. Sadece birkaç anti-ekroz kaplamaları, kalp implantları için düzenleyici onayı aldı. Heparin-coated kardiyopulmonary bypass devreleri yaygın olarak kullanılır, ancak kaplama genellikle günlerce boyunca değişir.

Büyük bir meydan okuma, fizyolojik çevre: Sürekli kan akışı, döngüsel mekanik stres, yıllar boyunca proteolytic enzimlere maruz kalma ve uzun vadeli stabiliteye maruz kalma, çatlaklar veya komponentlerin sönüllülemesi, bu nedenle, sert trombotik olaylara yol açabilir. Örneğin, kimyasal buhar veya plazma polimerizasyon tarafından uygulanan kaplamalar fiziksel olarak reklamlar veya yatak tabakalardan daha iyi adhesion sergileme eğilimindedir.

Bir başka engel, düzenleyici yoldur.Geçmiş güvenlik ve etkinlik, araştırma borularında geniş kapsamlı bir ön test gerektirir - birçok türdeki kronik hayvan çalışmalarını gerektiren - büyük ölçekli insan denemeleri tarafından takip edilen maliyet ve zaman dahil olmak üzere 100 milyon ve 10 yıl sürebilir. Sonuç olarak, birçok umut verici kaplama teknolojileri araştırma boru hattında kalır, bazı son cihazlar bunu pazarlamaya teşvik eder: COMBO Dual Terapi Stent (OrbusNeich) REbrasyonel olmayan bir denemeyi bir şekilde bir araya getirir.

Ek olarak, sonothelializasyonu destekleyen çıplak metal yüzeyi terk ettikten sonra, EVOLVE II denemesi, kesin / probable tromboz (0,4 yıl) düşük orantılı tromboz oranları bildirdi.

Sol ventricular gibi daha özel cihazlar için (LVAD), antinhrombotic kaplamalar daha da kritiktir, çünkü hastalar LVRE'de yaşam boyu antikoagülasyon gerektirir. KalpMate 3 LVAD, bir pompanın oluşumuna teşvik eden bir dokuya sahiptir, pnointimal tabakanın oluşmasına devam eder, trombosit olayları daha erken modellere kıyasla azaltır. Yine de, LVAD bileşenleri üzerinde trombus oluşturma gerektirir.

Dış kaynaklar: Retinal kaplamalarının kapsamlı bir incelemesi için, Frontiers in Biotechnology) Bu 2020 incelemesi, antifatik stentlerin klinik incelemeleri için, yüzeysel trombozların ayrıntılı mekanizmaları için, temasa geçti.[Döneticiler.)[Dönetici ve Biyoteknolojide açık erişimli makale).

Future Yol ve Kişiselleştirilmiş Kaplamalar

Antithrombotic kaplamaların geleceği kişiselleştirmede yatıyor.Hastaya özgü tıpta ilerlemeler, makine öğrenimi ile birlikte, bireysel koagülasyon profiline uygun kaplamaların tasarımını alabilirken, hiperkoagulable devletler (örneğin, faktör V Leiden, prothrombin mutasyonları) kaplamaları alabilir, daha yüksek antikoagulant yükleme ile birleştirebilir.

Başka bir sınır, endotel hücreleri veya endotelyal progenitor hücreleri içeren “living” kaplamaların kullanımıdır. 3D biyoprinting teknikleri, otolog endotel hücreleri taşıyan basılı hücreler oluşturmak için araştırılır, bu da implant yüzeyine bağlanabilir.

Yapay zeka ve hesaplama modelleme, yeni tasarım malzemelerinin keşfini hızlandırıyor. Yüksek çekirdekli polimer kütüphanelerin incelenmesi, protein adsorpsiyonunu ve plakalı adhesion'u tahmin eden makine öğrenme algoritmaları ile bir araya getirilen, örneğin MIT'deki araştırmacılar, 1.000 üye ve yapay bir sinir ağı kullanarak fibrinojen adsorpiyonları daha önce görülmemiş verimlilikle keşfedebilecek bir polimer kütüphanesini buldular.

Ayrıca, kaplamalara sensörlerin entegrasyonu, gerçek zamanlı tromboz formasyon veya kaplama bozulmasını sağlayabilir. Örneğin, trombin varlığındaki değişim renginin erken bir uyarı sağlayabilir. Ancak, bu tür “theranostic” kaplamalar hala deneysel aşamada ve klinik uygulamadan önce önemli ilerlemeler gerektirecektir.

Son olarak, tüm implant için biyodegrad edilebilir malzemeler kullanımı - örneğin biyoresorbable vasküller - başlangıçta kalın strutlar nedeniyle daha yüksek tromboz oranlarına ihtiyaç duyarken, bu tür cihazlar uzun süreli trombotik riskin sıfıra yakın bir şekilde azaltılabilir. Absorb bioresorbiyal scaffold, başlangıçta kalın strutlar nedeniyle daha yüksek tromboz oranları ile rahatsız oldu, bu tür cihazlar son denemelerde iyileşmeye ve tekrar tasarlandı.

Hasta Bakımları için Örnekler

Gelişmiş antithrombotic kaplamalarının başarılı gelişimi ve benimsenmesi, kalp implantları olan hastaların yönetimini dönüştürecektir. En acil fayda, birçok hastada sistemik antikoagülasyonu azaltmak veya ortadan kaldırmak için potansiyeldir, özellikle de düşük riskli profillerle birlikte.Bu, trombotik olaylardan daha debiliteli olaylarla ilgili olarak daha düşük riskli olayların sıklığını azaltır ve daha yüksek ölüm oranlarına katkıda bulunur.

Örneğin prosthetic kalp kapakları alan hastalar, şu anda uyuşturucu-köpektif tıkanıklığı ile birlikte ömür boyu süren bir tedavi gerektirir.Sürücük bir anti-thrombotic kaplama, seçilmiş hastalarda bile, dramatik bir şekilde iyileşmeye izin verebilir. Benzer şekilde, anti-onople terapi süresine sahip hastalar, hem kanama hem de uyum sorunları ile iki anti-blok tedavisi almalıdır.

Sağlık ekonomisi perspektifinden, trombotik komplikasyonlar ve kanama olayları azaltılabilir okumalara, daha az acil müdahalelere ve daha düşük maliyetlere yol açacaktır. Küresel kalp implant pazarının 2030 yılına kadar 60 milyar dolar aşması bekleniyor ve hatta tromboz harcamalarında milyarlarca tasarruf sağlayabilir.

Özetle, yenilikçi antithrombotic kaplamalar, aktif, yerelleştirilmiş ve özelleştirilmiş koruma ile ilgili trombozlara karşı bir paradigma değişikliği temsil eder. Araştırma ilerlemeleri ve düzenleyici engeller üstesinden gelirken, bu kaplamalar muhtemelen insan sisteminin standart özellikleri haline gelecektir, güvenlik, etkinlik ve hasta merkezli sonuçlar. Nanoteknolojinin yakınlaştırılması, biyomalzemeler ve kişiselleştirilmiş tıp, sadece kalp implantları yapma vaadini tutar.