Ученые из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (University of California – Santa Barbara, UCSB) в сотрудничестве со своими коллегами из Исследовательского института Скриппса (Scripps Research Institute) и Медицинского исследовательского института Сэнфорда-Бернема (Sanford-Burnham Medical Research Institute) в Ла-Хойя (все США) создали искусственные тромбоциты. Статья об их работе опубликована в журнале Advanced Materials.

Тромбоциты – клеточные компоненты крови, предотвращающие сильные кровотечения и принимающие активное участие в процессе заживления ран. Выполнение этих сложных биологических задач возможно благодаря уникальным физическим и биохимическим свойствам этих клеток. Размер дисковидных гибких тромбоцитов – всего 2–4 микрона (для сравнения, это меньше, чем размер красных кровяных телец – эритроцитов).«После дальнейшего усовершенствования и всестороннего тестирования синтетические тромбоциты могут быть использованы в различных областях биомедицины», – комментирует перспективы своей разработки ее автор Нишит Доши (Nishit Doshi), научный сотрудник департамента химической инженерии.

Проблема, которую нужно было решить Доши и его коллегам, состояла в том, чтобы разработать частицу сопоставимого с реальным тромбоцитом размера – диаметром примерно в 1/50 диаметра волоса, – с ключевыми структурными свойствами этой клетки.

Особенно привлекательным материалом, позволяющим имитировать размер, форму и поверхностную функциональность природных тромбоцитов, представляются полимерные частицы. Однако их жесткость на несколько порядков выше, чем у живых клеток.

Для решения проблемы гибкости ученые из UCSB использовали полимерный «шаблон» – ядро с нанесенными на него и сшитыми слоями белков и полиэлектролитов. Это позволяет получить стабильную синтетическую частицу, имеющую форму тромбоцита. Жесткое полимерное ядро затем растворяют, и частица приобретает необходимую степень гибкости. Но ее еще нужно «оснастить» белками, находящимися на поверхности натуральных активированных тромбоцитов или поврежденных кровеносных сосудов – эта процедура выполняется учеными из Института Скриппса.

Такие синтетические тромбоциты могут быть использованы не только для выполнения обычных функций тромбоцитов человека, но и для транспортировки контрастных веществ, помогающих найти поврежденные кровеносные сосуды, или для доставки лекарств, растворяющих тромбы.

Хотя для остановки кровотечений широко используются факторы свертывания крови и донорские тромбоциты, серьезными проблемами в этой области остаются иммунные реакции и риск образования тромбов. Разработанная в UCSB версия синтетических тромбоцитов представляет собой последнюю и одну из самых удачных попыток имитации функций тромбоцитов из предпринятых за последние годы.

«Эта разработка – важная веха в области биомиметических материалов», – считает профессор химической инженерии Самир Митраготри (Samir Mitragotri), директор Центра биоинженерии (UC Santa Barbara’s Center for Bioengineering), один из авторов статьи. «Наши возможности в конструировании материалов и знания в области биологии тромбоцитов ученых из лаборатории профессора Руджери [Ruggeri]позволили нам получить синтетические тромбоциты, объединяющие уникальные физические и биологические свойства природных».

Исследования в области биоматериалов являются одним из основных направлений деятельности Центра биоинженерии UCSB. В 2009 году Доши и его коллеги из лаборатории профессора Митраготри разработали синтетические эритроциты. Рисунок: Художественное изображение искусственных тромбоцитов и эритроцитов и их природных аналогов. (Peter Allen).