Ученые разработали «умный» перевязочный материал

В случае огнестрельного или другого травматического ранения необходимо очень быстро принимать меры и для остановки кровотечения, и для предотвращения инфицирования. Исследователи разработали «умный» перевязочный материал двойного действия, который со временем сможет спасать жизни, сразу решая обе проблемы.

Новая повязка быстро высвобождает препарат, который способствует остановке кровотечения, а затем медленно выделяет антибиотик.

Паула Хэммонд (Paula T. Hammond), специалист по химической технологии из Массачусетского технологического института, и ее коллеги занимались разработкой перевязочных материалов, высвобождающих лекарственные препараты, в течение нескольких лет.

Ранее исследователи использовали метод послойной сборки для получения пленок микрометровой или даже нанометровой толщины, способных к высвобождению лекарственного препарата в течение определенного времени. С помощью прикапывания или распыления они вводили в желатиновую губку водный раствор, содержащий лекарственный препарат.

Этот активный слой чередовался с раствором другой активной молекулы, приклеивавшейся к первому слою благодаря различию зарядов или какому-либо другому комплементарному свойству. Ранее в группе Хэммонд уже были получены пленки, высвобождавшие свертывающий кровь препарат тромбин, который при испытаниях на животных продемонстрировал способность останавливать кровотечение. Другая пленка была способна выделять антибиотик ванкомицин в течение длительного времени.

Перевязочный материал на основе желатиновой губки быстро высвобождает тромбин, останавливая кровотечение (красные точки). Далее в течение нескольких часов он выделяет ванкомицин (синие точки) для предотвращения заражения раны. Остальные полимерные материалы, удерживающие пленки вместе (синие и зеленые линии), также растворяются.

Несмотря на успехи в создании материалов, высвобождающих отдельные лекарственные препараты, создание перевязочных материалов, способных к высвобождению сразу нескольких лекарств, представляло собой непростую задачу.

Если тромбообразующий агент и антибиотик будут выделяться с одинаковой скоростью, выделение тромбина может оказаться слишком медленным для эффективного свертывания крови, а антибиотика – слишком быстрым для достижения эффективной защиты от инфекции.

Отталкиваясь от результатов прежних работ, исследователи захотели создать перевязочный материал, который может выделять оба лекарственных препарата в нужное время и с нужной скоростью. Однако они знали, что условия, применяющиеся для изготовления тромбинсодержащего покрытия, могут повредить пленку, высвобождающую ванкомицин.

В конечном итоге им удалось найти способ стабилизации покрытия, содержащего антибиотик, за счет ковалентного связывания ванкомицина с поли(β-L-молочной кислотой) (PMLA). Пленка ванкомицин-PMLA сохраняет устойчивость, если ее покрыть тромбином, а связывание PMLA с ванкомицином не влияет на противомикробные свойства последнего.

На следующем этапе исследователи испытали свойства желатиновых губок, содержащих тромбин, и агрегат ванкомицин-PMLA. При растворении полимеров-подложек в пленке большая часть тромбина выделяется незамедлительно, в течение нескольких минут. Ванкомицин, связанный с полимолочной кислотой, затем выделяется с меньшей скоростью, полностью высвобождаясь в течение суток.

При испытаниях in vitro тромбин, выделявшийся из перевязочного материала, взаимодействует с другими факторами крови, формируя тромбы. Испытания активности выделяющегося из перевязочного материала антибиотика показали, что он подавляет Staphylococcus aureus с той же эффективностью, что и контрольный образец ванкомицина.

Хасан Алам (Hasan B. Alam), специалист по медицине катастроф из Университета Мичигана, отмечает, что новые перевязочные материалы кажутся перспективными, но требуют дополнительных исследований – для доказательства полезности новых повязок необходимо испытать их на подопытных животных.

Хэммонд говорит, что в настоящий момент ее группа проводит исследования in vivo, а также высказывает заинтересованность в создании других типов перевязочных материалов, высвобождающих различные комбинации лекарств – болеутоляющих или препаратов, способствующих ускоренному заживлению раны.