חוקרים מאוניברסיטת מקמאסטר בקנדה יצרו חומר חדשני שאמור לשפר את ההצלחה של השתלות כלי הדם ובעיקר למנוע היווצרות קרישי דם בעקבות ההשתלה. כדי לבדוק את יעילות החומר והתאמתו, הם פיתחו מכשיר שמאפשר לבדוק את החומר.
עוד בעניין דומה
טוהיד דידאר, פרופסור להנדסה מאוניברסיטת מקמאסטר, וג'ף ויץ, המטולוג ומנהל המכון לחקר פקקת וטרשת עורקים, הובילו את המחקר. שיתוף הפעולה ביניהם בפיתוח החומר והשיטה לבדיקתו פורסם לאחרונה בכתב העת Advanced Functional Materials.
מחלות לב וכלי דם הן גורם מוביל למוות ולנכות ברחבי העולם. מרחיבי כלי דם כמו סטנטים וכן שתלים ושסתומי לב ממלאים תפקיד חשוב בהתגברות על מחלות אלו באמצעות התערבויות טיפוליות הכוללות אנגיופלסטיקה, מעקפים והחלפת מסתם אבי העורקים. על אף שטיפולים כאלה נפוצים מאוד והשתלות כלי דם חיוניות לטיפול במחלות לב וכלי דם, הם כרוכים בסיבוכים חמורים, ביניהם פקקת (thrombosis), היצרות חוזרת או סתימה של כלי הדם בשל השתלת כלי דם, הגורמות לתוצאות גרועות למטופל בטווח הארוך. פוטנציאל הצלת החיים של הליכים אלה מתערער על ידי פקקת הנובעת מאינטראקציות בין חומרים וזרימה על פני השטח המגע עם הדם.
פקקת היא מצב שבו קריש דם סותם כלי דם. קריש דם נוצר בדרך כלל כדי למנוע איבוד דם במצב שבו כלי דם נפגע. מנגנון הקרישה מופעל ויוצר גושים מוצקים שמונעים איבוד דם. עם זאת, קריש דם שמתנתק מדופן וריד או עורק ונודד לאיברים אחרים עלול לגרום נזק באיברים אלה.
האטיולוגיה של פקקת בעקבות שתל של כלי דם מורכבת וכוללת הפעלה של מערכת הקרישה של הדם, את זרימת הדם על פני כלי הדם ואת האינטראקציה בין החומר שבו משתמשים בהשתלה לבין חלבוני פלזמה, טסיות דם אשר עלולות ליצור קרישי דם במסלול כלי הדם. תהליך זה מושפע מהידבקות לויקוציטים, אקטיבציה של גורם וון וילברנד (חלבון שדרוש להיצמדות הטסיות זו לזו), הצטברות טסיות דם, המוליזה של תאי דם אדומים וקינטיקה של זרימת דם - זרימה נמוכה מאוד או גבוהה מאוד עלולה לגרום ליצירת קרישי דם).
שתל על שבב
הרעיון המהפכני של ויץ ודידאר הוא משטח שמונע הידבקות (non-stick) משולב עם רכיבים ביולוגיים, שיכול למנוע מכל דבר להידבק אליו מלבד קבוצה ממוקדת של תאים - אלה היוצרים את הציפוי הטבעי של הוורידים והעורקים של הגוף. החומר למניעת הידבקות מונע מחלבונים ומתאים להיצמד לדפנות הפנימיות של כלי הדם, שם, כאמור, הם עלולים ליצור קרישי דם מסוכנים. חידוש זה עשוי לחולל מהפכה בהשתלות כלי דם שנדרשות בהשתלות איברים, ניתוחי מעקפים וניתוחים אחרים, כדרך לנתב דם לאזורים חסומים או להחליף כלי דם פגומים או דולפים.
בהשוואה לטיפולים תרופתיים סיסטמיים בנוגדי קרישה ובתרופות נוגדות טסיות כמו הפרין, ציפוי משטחים של שתלי כלי דם מהווה שיטה רב תכליתית ובעלת סיכון נמוך למניעת פקקת. חומרים שנמצאים בשימוש כיום הם ציפויים ביו-אינרטים וביו-אקטיביים המשלבים פולימרים סינתטיים וטבעיים כגון פולי-סולפובטאין, פולי(אתילן) אוקסיד (PEO), ציפוי הפרין וגם ציפויים המכילים תאי אנדותל כלי דם, גורמי גדילה ופפטידים. נעשה גם שימוש קליני במסתמי לב מצופים פחמן פירוליטי וכן בשתלים שמכילים הפרין.
אחת השיטות המבטיחות שפותחו לאחרונה היא ציפוי משטח עם חומר סיכה למניעת הידבקויות לא ספציפיות והיווצרות ביופילם, שהפחיתה את נטיית שתלי כלי דם לייצר פקקת כאשר נבדקה בבדיקות סטטיות במבחנה. עם זאת, חשוב מאוד לבדוק את הציפויים הללו במצב שמדמה זרימת דם פיזיולוגית בגוף כדי לברר את השפעתם על יצירת פקקת.
החוקרים הצליחו להראות שהחומר החדש שלהם עובד בניסויים שבהם נבדקו דגימות דם באופן סטטי, אבל לפני שהחוקרים יכלו לבדוק את הטכנולוגיה בבעלי חיים או בבני אדם, הם היו צריכים להיות בטוחים שהיא יכולה לעבוד בתנאי זרימה דומים לאלה שמתרחשים בעורקים או ורידים.
כדי לעשות זאת, הם ייצרו מכשיר שבודק את החומר שפיתחו ויוכל לבדוק גם טכנולוגיות עתידיות. המכשיר הזעיר, שהחוקרים מכנים "שתל על שבב", דומה מאוד לחלקים קצרים של כלי דם אנושיים ומאפשר לחוקרים ליצור תנאי זרימה משתנים שדומים מאוד לאלה המצויים בגוף, דבר המאפשר לחזות כיצד יתנהג החומר כשיבוא במגע עם זרימת דם. המכשיר החדש יאפשר לחוקרים לצפות בדיוק במתרחש בתוך שתל מטופל, עד לרמת תאים בודדים, ובמקביל להשוות את הביצועים של גרסאות שונות של שתלים.
תרשים סכמתי של פלטפורמת השתל על שבב, ייצור ויצירת משטחי בדיקה (מצופים). מקור: onlinelibrary.wiley.com
המכשיר משלב שתל כלי דם וציפוי וניתן לשנות בו את תנאי פני השטח והזרימה כדי לדמות זרימת דם. הוא מאפשר לצפות איך נוצרים קרישים בסביבה הטבעית בהשתלות כלי דם ואילו ציפויים או תנאי זרימה מונעים היווצרות קרישי דם באזור המטופל. הידע שיצטבר באמצעות המכשיר החדש יכול לקרב את החוקרים למסחור טכנולוגיית השתל שלהם, שאם תתברר כמוצלחת בגוף כמו במעבדה, היא טומנת בחובה הבטחה גדולה. החוקרים גם סבורים שהעלות הנמוכה של המכשיר ויכולת השליטה הנרחבת עליו מהוות יתרונות לבדיקה של חומרים אחרים נוגדי פקקת וכן חומרים שבאים במגע עם הדם באופן כללי.
החוקרים השתמשו במכשיר כדי לבדוק את הנטייה לייצור קרישי דם בשתלי דם שונים: משטח עם חומר סיכה (LIS), משטח מצופה בחומר סיכה ונוגדנים (anti-CD34 LIS), שתלי פוליטטרפלוארואתילן מורחבים ומצופים (ePTFE). הם העריכו את הנטייה של החומרים האלה ליצור קרישי דם בנוכחות זרימת דם עם ובלי תאי אנדותל בזמן אמת. כדי להרחיב את טווח הניתוח, הם בדקו כיצד הציפויים מתפקדים בתנאים של הפעלת מאמץ גזירה על דופן כלי הדם.
ממצאי הבדיקה הראו שמשטחי LIS ,ePTFE ו-anti-CD34 עמידים לפקקת בזרימה עם רמת משקעי פיברין מופחתת, פעילות טרומבין והידבקות תאי דם, בהשוואה לבקרות ללא ציפוי. הבדיקה הראתה שתכונות פני השטח של חומרים אלה נשמרות גם בנוכחות מאמץ גזירה על דופן כלי דם. ממצאי הבדיקה מצביעים על כך שלחומרי ציפוי אלה יש פוטנציאל קליני מסחרי. בנוסף, המחקר הראה שמכשיר שתל כלי הדם על שבב מאפשר הערכה מרובת פרמטרים של הנטייה של שתל כלי דם וציפויים שונים ליצור פקקת.
הירשמו לקבלת עדכונים בנושאים שעלו בכתבה
