(Phys.org) — Fermare il libero flusso di sangue da una ferita rimane un santo graal della medicina clinica. Il controllo del flusso sanguigno è una preoccupazione primaria e la prima linea di difesa per i pazienti e il personale medico in molte situazioni, dalla lesione traumatica alla malattia all'intervento chirurgico. Se il controllo non viene stabilito entro i primi minuti di un'emorragia, ulteriori trattamenti e guarigioni sono impossibili.

All'UC Santa Barbara, i ricercatori del Dipartimento di Ingegneria Chimica e del Center for Bioengineering (CBE) si sono rivolti ai meccanismi di ispirazione del corpo umano per affrontare il necessario e complicato processo di coagulazione. Creando nanoparticelle che imitano la forma, flessibilità e biologia di superficie delle piastrine proprie del corpo, sono in grado di accelerare i naturali processi di guarigione aprendo la porta a terapie e trattamenti che possono essere personalizzati in base alle specifiche esigenze del paziente.

"Questa è una pietra miliare significativa nello sviluppo delle piastrine sintetiche, così come nella somministrazione mirata di farmaci, " disse Samir Mitragotri, Direttore CBE, specializzato in tecnologie terapeutiche mirate. I risultati delle scoperte dei ricercatori appaiono nell'attuale numero della rivista ACS Nano .

Il processo di coagulazione è familiare a chiunque abbia subito anche il più piccolo dei traumi, come un graffio o un taglio di carta. Il sangue scorre sul sito della ferita, e in pochi minuti il ​​flusso si interrompe quando si forma un tappo nel sito. Il tessuto sotto e intorno al tappo lavora per ricucirsi e alla fine il tappo scompare.

Ma quello che non vediamo è la cascata della coagulazione, la serie di segnali e altri fattori che promuovono la coagulazione del sangue e consentono il passaggio tra un fluido che scorre liberamente nel sito e una sostanza viscosa che apporta fattori di guarigione alla lesione. La coagulazione è in realtà una coreografia di varie sostanze, tra i più importanti ci sono le piastrine, il componente del sangue che si accumula nel sito della ferita per formare il tappo iniziale.

"Mentre queste piastrine scorrono nel nostro sangue, sono relativamente inerti, " ha detto il ricercatore studente laureato Aaron Anselmo, autore principale del paper. Non appena si verifica un infortunio, però, le piastrine, a causa della fisica della loro forma e della loro risposta agli stimoli chimici, spostarsi dal flusso principale al lato della parete dei vasi sanguigni e riunirsi, vincolanti al sito della lesione e tra loro. Mentre lo fanno, le piastrine rilasciano sostanze chimiche che "chiamano" altre piastrine nel sito, eventualmente tappare la ferita.

Ma cosa succede quando la lesione è troppo grave, o il paziente è in terapia con farmaci anticoagulanti, o è altrimenti compromesso nella sua capacità di formare un coagulo, anche per un infortunio modesto o lieve?

È qui che entrano in gioco le nanoparticelle simili alle piastrine (PLN). Queste minuscole, particelle a forma di piastrine che si comportano proprio come le loro controparti umane possono essere aggiunte al flusso sanguigno per fornire o aumentare l'apporto di piastrine naturale del paziente, arrestare il flusso di sangue e avviare il processo di guarigione, consentendo al tempo stesso ai medici e agli altri operatori sanitari di iniziare o continuare il trattamento necessario. Le situazioni di emergenza possono essere sottoposte a controllo più rapidamente, le lesioni possono guarire più rapidamente e i pazienti possono riprendersi con meno complicazioni.

"Siamo stati effettivamente in grado di ridurre del 65% il tempo di sanguinamento rispetto a nessun trattamento, " disse Anselmo.

Secondo Mitragotri, la chiave sta nell'imitazione della realtà da parte dei PLN. Imitando la forma e la flessibilità delle piastrine naturali, I PLN possono anche fluire nel sito della lesione e riunirsi lì. Con superfici funzionalizzate con gli stessi motivi biochimici trovati nelle loro controparti umane, questi PLN possono anche evocare altre piastrine nel sito e legarsi a loro, aumentando le possibilità di formare quel tappo essenziale. Inoltre, e, cosa molto importante, queste piastrine sono progettate per dissolversi nel sangue dopo che la loro utilità è esaurita. Ciò riduce al minimo le complicazioni che possono derivare da procedure emostatiche di emergenza.

"Il problema degli agenti emostatici è che devi intervenire nella giusta misura, " disse Mitragotri. "Se fai troppo, tu crei problemi. Se fai troppo poco, tu crei problemi".

Queste piastrine sintetiche hanno anche permesso ai ricercatori di migliorare la natura. Secondo le indagini di Anselmo, per le stesse proprietà e forma della superficie, le particelle su scala nanometrica possono funzionare anche meglio delle piastrine di dimensioni micron. Inoltre, questa tecnologia consente la personalizzazione delle particelle con altre sostanze terapeutiche:farmaci, terapie e simili, di cui potrebbero aver bisogno i pazienti con condizioni specifiche.

"Questa tecnologia potrebbe affrontare una miriade di sfide cliniche, " ha detto il dottor Scott Hammond, direttore dei laboratori di ricerca sulla medicina traslazionale dell'UCSB. "Una delle maggiori sfide nella medicina clinica in questo momento, che costa anche un sacco di soldi, è che viviamo più a lungo e che le persone hanno maggiori probabilità di finire con anticoagulanti. Quando un paziente anziano si presenta in una clinica, è una sfida enorme perché non hai idea di quale sia la loro storia e potresti aver bisogno di un intervento".

Con PLN ottimizzabili, i medici sarebbero in grado di trovare un equilibrio più preciso tra la terapia anticoagulante e la guarigione delle ferite nei pazienti più anziani, utilizzando nanoparticelle che possono colpire il punto in cui si formano i coaguli senza innescare emorragie indesiderate. In altre applicazioni, gli agenti patogeni ematici e altri agenti infettivi potrebbero essere ridotti al minimo con nanoparticelle che trasportano antibiotici. Le particelle potrebbero essere fatte per soddisfare determinati requisiti per viaggiare in determinate parti del corpo, attraverso la barriera emato-encefalica, per esempio, per una migliore diagnostica e terapie veramente mirate.

Inoltre, secondo i ricercatori, queste piastrine sintetiche costano relativamente meno, e hanno una durata di conservazione più lunga rispetto alle piastrine umane, un vantaggio in tempi di diffusa emergenza o disastro, quando la necessità di questi componenti del sangue è massima e la capacità di conservarli in loco è essenziale.