Wenn nur wenig gespendetes Blut vorhanden ist, sind die Blutplättchen noch knapper. Diese Zellfragmente, die für die Blutgerinnung wichtig sind, sind nur kurz haltbar. Während Vollblut bis zu einem Monat im Kühlschrank aufbewahrt werden kann, sind Blutplättchen höchstens eine Woche haltbar.
„Selbst wenn Sie eine Menge Spenden haben, können Sie diese nicht lange auf der Bank aufbewahren“, sagt Ashley Brown, außerordentliche Professorin im gemeinsamen Programm für biomedizinische Technik an der North Carolina State University und der University of North Carolina at Chapel Hill.
Um dieses Problem anzugehen, haben Brown und ihr Team einen künstlichen Ersatzstoff entwickelt, der über lange Zeiträume gelagert werden kann. In einem aktuelle Veröffentlichung in Wissenschaftliche translationale MedizinSie beschreiben die Verwendung ihrer synthetischen Blutplättchen, um Blutungen zu stoppen und die Heilung bei Nagetieren und Schweinen zu fördern.
Natürliche Blutplättchen zirkulieren im Blut und verhindern oder stoppen Blutungen, indem sie Blutgerinnsel bilden. Manchmal braucht der Körper mehr davon. Menschen mit traumatischen Verletzungen, Krebs und bestimmten chronischen Erkrankungen, die dem Blut die Blutplättchen entziehen, benötigen häufig Transfusionen. Typischerweise werden Blutplättchen durch einen Prozess namens Apherese gesammelt, bei dem das Blut eines Spenders durch einen Schlauch in eine Maschine geleitet wird, die die Blutplättchen aussondert. Diese werden in einen Beutel gefüllt und der Rest des Blutes wird an den Spender zurückgegeben.
Ihre begrenzte Haltbarkeit bedeutet auch, dass sie nicht oft in ländlichen Krankenhäusern gelagert werden und nicht einfach transportiert werden können. Browns Ziel ist es, eine Alternative zu entwickeln, die einfach zu lagern und zu versenden ist und Patienten früher, beispielsweise im Krankenwagen oder auf dem Schlachtfeld, und unabhängig von der Blutgruppe verabreicht werden kann.
Um ihre synthetischen Blutplättchen herzustellen, verwendeten Brown und ihr Team ein weiches Gel auf Wasserbasis, ein sogenanntes Hydrogel, um Nanopartikel zu bilden, die die Größe, Mechanik und Form natürlicher Blutplättchen nachahmen. Anschließend entwarfen sie ein Antikörperfragment, das an Fibrin bindet, ein Protein, das Blutplättchen bei der Bildung von Blutgerinnseln unterstützt, und dekorierten die Oberfläche der Nanopartikel mit diesem Fibrin-Antikörper. Wenn eine Verletzung auftritt, strömen Blutplättchen zur Schadensstelle und bilden dort einen vorübergehenden Pfropfen. Bei diesem Prozess wird auch Fibrin aktiviert und baut sich an der Wundstelle auf, wodurch schließlich ein Gerinnsel entsteht.
Um die optimale Dosis künstlicher Blutplättchen zu finden, die zum Stoppen von Blutungen erforderlich ist, testeten die Forscher eine Reihe von Dosen an Mäusen. Anschließend verabreichten sie Mäusen, Ratten und Schweinen Infusionen der künstlichen Version und verglichen sie mit Tieren, die natürliche Blutplättchen erhielten, und solchen, die damit nicht behandelt wurden. Alle Tiere in der Studie hatten schwere innere Blutungen. Sie fanden heraus, dass die synthetischen Blutplättchen in der Lage waren, durch den Blutkreislauf zur Wundstelle zu gelangen, um die Gerinnung zu fördern und die Heilung zu beschleunigen.
Die Heilungsraten waren bei Tieren, die synthetische Blutplättchen erhielten, und denen, die natürliche Blutplättchen erhielten, ähnlich. Insgesamt schnitten beide Gruppen besser ab als die unbehandelte Gruppe. Interessanterweise mussten die Forscher nur etwa ein Zehntel so viele künstliche Partikel verwenden, um die gleichen Heileffekte wie mit natürlichen Blutplättchen zu erzielen. „Unser Wirkungsmechanismus ist die Bindung an Fibrin. Es könnte also sein, dass unsere Partikel bei dieser Bindung effizienter sind“, sagt Brown. Es gibt auch Unterschiede in der Art und Weise, wie Labore natürliche Blutplättchen vorbereiten, die sich auf deren Qualität auswirken können, was diesen Unterschied möglicherweise noch verstärkt hat.