Микроигольчатый пластырь для восстановления сердца после инфаркта

Биоразлагаемый пластырь с микроиглами доставляет IL-4 непосредственно в повреждённую сердечную ткань, вызывая мощное изменение иммунного поведения, которое уменьшает рубцевание и ускоряет заживление после сердечного приступа. Credit: Shutterstock

Исследовательская группа под руководством доктора Ке Хуанга из Техасского университета A&M разработала пластырь, предназначенный для поддержки восстановления сердца после инфаркта. Устройство использует специализированную систему микроигл, которая доставляет терапевтическую молекулу непосредственно в повреждённую ткань сердца, способствуя заживлению и ограничивая воздействие на остальной организм.

Биоразлагаемый пластырь содержит крошечные иглы, заполненные микроскопическими частицами с интерлейкином-4 (IL-4) – молекулой, известной своей ролью в регуляции иммунитета. При размещении на поверхности сердца микроиглы растворяются и высвобождают IL-4 прямо в повреждённую область, создавая условия для восстановления.

«Этот пластырь действует как мост», – пояснил Хуанг, доцент кафедры фармацевтических наук. – «Микроиглы проникают через внешний слой сердца и позволяют лекарству достичь повреждённой мышцы под ним, до которой обычно очень трудно добраться».

После инфаркта клетки сердечной мышцы, лишённые кислорода и питательных веществ, погибают. Организм формирует на повреждённом участке рубцовую ткань. Хотя рубец обеспечивает структурную стабильность, он не сокращается как здоровая мышца, что со временем может привести к сердечной недостаточности.

Пластырь доставляет IL-4 непосредственно к месту повреждения, побуждая иммунные клетки (макрофаги) переключиться с провоспалительного режима на режим, поддерживающий заживление. Это изменение ограничивает развитие рубца и улучшает долгосрочные результаты.

«Макрофаги – ключевой элемент», – объяснил Хуанг. – «Они могут либо усугубить воспаление, либо помочь сердцу зажить. IL-4 помогает превратить их в помощников».

Ранее попытки использовать IL-4 для восстановления сердца заключались в инъекции молекулы в кровоток, что вызывало нежелательные эффекты в других органах. Новый пластырь решает эту проблему, фокусируя лечение именно там, где это необходимо.

Исследователи также обнаружили, что клетки сердечной мышцы после лечения стали более восприимчивы к сигналам от окружающих тканей, особенно от клеток эндотелия, выстилающих кровеносные сосуды. «Кардиомиоциты не просто выживали, они взаимодействовали с другими клетками способами, поддерживающими восстановление», – отметил Хуанг.

В настоящее время для установки пластыря требуется операция на открытом сердце, но Хуанг надеется разработать менее инвазивный метод – доставку через небольшую трубку, что сделает лечение более практичным в клинических условиях.

«Это только начало», – сказал он. – «Мы доказали концепцию. Теперь мы хотим оптимизировать дизайн и доставку».

Хуанг уже сотрудничает с доцентом кафедры статистики Сяоцин (Джейд) Ван для разработки ИИ-модели, которая будет картировать иммунные реакции и направлять будущую доставку иммуномодулирующей терапии.