Zespół inżynierów biomedycznych z Massachusetts Institute of Technology (MIT) opracował nowatorski hydrożelowy plaster na serce, który może zrewolucjonizować leczenie pacjentów po zawale mięśnia sercowego. Dzięki programowanemu uwalnianiu trzech leków, urządzenie znacząco ogranicza uszkodzenie tkanek i wspiera regenerację mięśnia sercowego – przyczyniając się do poprawy przeżywalności i funkcji serca.
Opublikowane w czasopiśmie Cell Biomaterials wyniki badań przedklinicznych wykazały, że zastosowanie plastra u szczurów pozwoliło zmniejszyć uszkodzenia tkanek o 50% i poprawić przeżywalność zwierząt aż o 33% w porównaniu do leczenia dożylnego.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak działa nowatorski hydrożelowy plaster opracowany przez zespół z MIT i w jaki sposób wspiera regenerację serca po zawale.
- Jakie leki są uwalniane z plastra i dlaczego ich dawkowanie w czasie ma kluczowe znaczenie dla odbudowy tkanek.
- Jakie były efekty przedkliniczne – m.in. zmniejszenie uszkodzeń serca o 50% i wzrost przeżywalności o 33%.
- Jakie są dalsze plany badawcze oraz potencjalne zastosowania kliniczne tej technologii.
Nowa jakość leczenia po zawale: dostarczanie leków bezpośrednio do uszkodzonej tkanki
Standardowe metody leczenia po zawale serca – takie jak operacja pomostowania aortalno-wieńcowego – przywracają przepływ krwi, ale nie regenerują martwej tkanki mięśnia sercowego. Zespół z MIT zaproponował innowacyjne rozwiązanie, które można wszczepić bezpośrednio podczas takiej operacji, bez potrzeby dodatkowej interwencji.
Chcieliśmy sprawdzić, czy możliwe jest przeprowadzenie precyzyjnie zaplanowanej interwencji terapeutycznej, która pomoże wyleczyć serce, bezpośrednio w miejscu uszkodzenia, podczas gdy chirurg wykonuje już operację na otwartym sercu – wyjaśnia Ana Jaklenec, główna badaczka z Instytutu Kocha ds. Zintegrowanych Badań nad Rakiem MIT.
Hydrożelowy plaster działa jako nośnik mikrocząsteczek wykonanych z biodegradowalnego polimeru PLGA. Każda kapsułka jest zaprogramowana tak, by uwalniać określony lek w określonym czasie:
- dni 1–3: neuregulina-1 zapobiegająca śmierci komórek,
- dni 7–9: VEGF stymulujący angiogenezę,
- dni 12–14: GW788388 zmniejszający tworzenie się blizn.
Regeneracja tkanki przebiega według starannie zaplanowanej sekwencji kroków – mówi Jaklenec. Dr Wang stworzył system, który dostarcza kluczowe składniki w odpowiednim momencie, w kolejności, w jakiej organizm naturalnie się regeneruje.
Testy laboratoryjne i przedkliniczne: znaczna poprawa funkcji serca
Hydrożelowy plaster wykonano z alginianu i PEGDA – materiałów elastycznych i biokompatybilnych, przypominających konsystencją soczewkę kontaktową. W badaniach laboratoryjnych wykazano, że plaster:
- zwiększa przeżywalność komórek mięśnia sercowego w warunkach niedotlenienia,
- pobudza angiogenezę,
- ogranicza powstawanie blizny pozawałowej.
Najbardziej przekonujące okazały się jednak wyniki uzyskane w modelu zwierzęcym. U szczurów, które przeszły zawał serca, zastosowanie plastra skutkowało:
- 33% wyższą przeżywalnością,
- 50% mniejszym uszkodzeniem tkanek,
- poprawą funkcji skurczowej serca w porównaniu do grupy kontrolnej lub zwierząt leczonych dożylnie.
Zamykamy matryce tych cząsteczek w hydrożelowym plastrze, a następnie możemy chirurgicznie wszczepić ten plaster do serca. W ten sposób naprawdę programujemy leczenie w tym materiale – wyjaśnia Erika Wang, główna autorka badania.
Perspektywy kliniczne i potencjalne zastosowania
Plaster z czasem rozpuszcza się samoistnie, pozostawiając cienką, nieszkodliwą warstwę. Zespół badawczy podkreśla, że urządzenie nie zakłóca mechaniki pracy serca, co czyni je wyjątkowo bezpiecznym.
Aktualnie planowane są dalsze badania na większych modelach zwierzęcych, a w kolejnym etapie – badania kliniczne. Równolegle trwają prace nad integracją systemu uwalniania leków z innymi metodami leczenia – m.in. stentami używanymi w kardiologii inwazyjnej.
To ważny sposób łączenia dostarczania leków i biomateriałów, co potencjalnie może prowadzić do powstania nowych metod leczenia pacjentów – podsumowuje prof. Robert Langer z MIT, współautor publikacji.
👉 Wyniki oraz opis badań znajdziesz pod tym linkiem: https://www.cell.com/cell-biomaterials/fulltext/S3050-5623(25)00240-5
Główne wnioski
- Hydrożelowy plaster opracowany na MIT umożliwia programowane, miejscowe uwalnianie trzech leków, co znacząco poprawia regenerację mięśnia sercowego po zawale.
- W testach na szczurach zastosowanie plastra pozwoliło zmniejszyć uszkodzenia serca o 50% i zwiększyć przeżywalność o 33% w porównaniu do leczenia dożylnego.
- Plaster zawiera kapsułki z lekami, które uwalniane są w trzech fazach (dni 1–3, 7–9, 12–14), zgodnie z naturalną sekwencją procesów gojenia.
- Technologia może zostać wykorzystana nie tylko w czasie operacji kardiochirurgicznych, ale także zintegrowana z innymi narzędziami, np. stentami.
Źródło:
- MIT
- Cell Biomaterials
