Des chercheurs biomédicaux ont conçu un microgel injectable pour aider à réduire les saignements chez les nourrissons nécessitant des soins chirurgicaux. Dans un modèle animal, le microgel modifié a réduit les saignements d'au moins 50 %.
Lorsque les adultes se coupent, un processus en plusieurs étapes appelé hémostase arrête le saignement du vaisseau sanguin blessé. Mais l’hémostase chez les nourrissons est différente de l’hémostase chez les adultes. Cette différence peut être problématique si les nourrissons nécessitent une intervention chirurgicale pour résoudre des problèmes médicaux importants. Lors d'opérations chirurgicales, les patients reçoivent normalement du sang de donneurs adultes pour compenser le sang perdu pendant l'opération.
Mais si vous donnez du sang adulte à un nourrisson, la différence entre l'hémostase de l'adulte et celle du nourrisson peut entraîner une coagulation excessive, ce qui peut augmenter le risque de thrombose, où des caillots sanguins se forment dans les poumons ou ailleurs et mettent le bébé en danger.
Ashley Brown, auteur co-correspondant d'un article sur le travail
« Mon équipe de recherche a fait beaucoup de travail sur les saignements liés à la chirurgie chez les nouveau-nés, et nous voulions développer une intervention thérapeutique qui réduirait les saignements et – par extension – réduirait le besoin pour les nourrissons de recevoir des transfusions sanguines pour adultes pendant la chirurgie », explique Brown, professeur émérite Lampe de génie biomédical au Département commun de génie biomédical Lampe de l'Université d'État de Caroline du Nord et de l'Université de Caroline du Nord à Chapel Hill.
À cette fin, les chercheurs ont développé un matériau appelé microgels déclenchés par le bouton B (BK-TriG).
« La fibrine est la principale protéine de coagulation du sang humain », explique Brown. « Il existe une courte séquence d'acides aminés appelée « peptide B » qui relie les molécules de fibrine pour créer des caillots sanguins là où elles sont nécessaires – et ces peptides B jouent un rôle particulièrement important dans l'hémostase des nourrissons. Les BK-TriG sont des particules artificielles qui sont parsemées de ces peptides B. »
Les particules peuvent absorber l’eau et devenir des hydrogels spongieux, qui imitent les propriétés mécaniques des plaquettes naturelles de manière à maximiser la capacité des peptides B à créer des réseaux de fibrine et à arrêter les saignements.
Les chercheurs ont d’abord testé les BK-TriG en utilisant des dispositifs microfluidiques qui leur ont permis d’effectuer des tests in vitro pour voir comment les microgels affectaient la coagulation du plasma sanguin d’adultes et de nourrissons humains.
« Nous avons constaté que les BK-TriG étaient plus efficaces pour améliorer la coagulation sanguine dans le plasma des nourrissons que dans le plasma des adultes, ce à quoi nous nous attendions », explique Brown.
Pour tester davantage l’efficacité des BK-TriG, les chercheurs ont travaillé avec des souris de laboratoire génétiquement modifiées pour ne pas produire de fibrinogène, le précurseur de la fibrine. Cela a permis aux chercheurs d’introduire d’abord du fibrinogène infantile chez les souris de laboratoire afin que celles-ci présentent une forme d’hémostase similaire à celle des nourrissons.
« Nous avons constaté que les BK-TriG surpassaient toutes les autres options que nous avons testées pour réduire la perte de sang », explique Brown. « Plus précisément, les BK-TriG ont réduit la perte de sang de 50 à 60 % par rapport au groupe témoin. »
Les prochaines étapes du travail consisteront à voir comment les BK-TriG se comparent aux autres traitements hémostatiques disponibles sur le marché, seuls ou lorsqu'ils sont utilisés conjointement avec les BK-TriG.
« Les résultats que nous rapportons ici sont passionnants, mais nous sommes encore loin de l'utilisation clinique », déclare Brown. « Nous devons nous assurer qu'il n'y a pas de risques imprévus associés à la coagulation sanguine.
« Mais si nous constatons que les BK-TriG sont sûrs et efficaces, nous sommes optimistes que cela pourrait constituer un moyen rentable de rendre la chirurgie plus sûre pour les nourrissons. La fabrication des particules BK-TriG serait relativement peu coûteuse, certainement en comparaison avec les produits sanguins. »
L'article intitulé « Hemostatic B-Knob Triggered MicroGels (BK-TriGs) to Address Bleeding in Neonates » sera publié le 3 avril dans la revue Avancées scientifiques. L'auteur co-correspondant de l'article est Michael Daniele, professeur de génie électrique et informatique et de génie biomédical à NC State. Le premier auteur de l’article est Nooshin Zandi, chercheur postdoctoral au Département de génie biomédical commun de Lampe. Les co-auteurs incluent Kimberly Nellenbach, ancienne postdoctorante du département commun ; Connor Moore, étudiant de premier cycle au département conjoint ; Julia Storch, ancienne étudiante de premier cycle à NC State ; et Sara Abrahams et Matthew Flick du UNC Blood Research Center.
Le travail a été réalisé avec le soutien de l’American Heart Association sous la subvention 22TPA969368 ; la National Science Foundation sous la subvention 2211404 ; et l'Institut de médecine comparée de NC State.
Brown est co-fondateur de Selsym Biotech, Inc., qui développe des matériaux injectables conçus pour arrêter les saignements.
