Вчені створили міні-пристрій для видалення тромбів з ефективністю 90%

У стерильній лабораторії Стенфордського університету до життя прокинувся крихітний обертовий пристрій з делікатними лопатями. Об'єкт, не більший за рисове зерно, може здатися непримітним. Але коли його помістили в модель артерії, закупореної кров'яним згустком, він продемонстрував щось видатне. За лічені секунди колись смертельна закупорка зменшилася до частки від свого розміру. Кровотік, імітований фізіологічним розчином, відновився майже миттєво.

Це мілі-спінер — новий механічний пристрій, розроблений дослідниками Стенфордського університету, який може трансформувати підходи лікарів до лікування інсультів та інших смертельних судинних закупорок.

Щороку мільйони людей страждають від інсультів, серцевих нападів та легеневої емболії через кров'яні згустки. При ішемічних інсультах, найпоширенішому типі, згусток блокує кровотік до мозку. Кожна хвилина без лікування вбиває близько двох мільйонів нейронів.

Лікарі можуть спробувати фізично видалити згусток, використовуючи техніку під назвою тромбектомія. Але інструменти в їхньому розпорядженні — крихітні пилососи або сітчасті пастки — часто виявляються недостатніми. Доктор Джеремі Гейт, співавтор нового дослідження та керівник відділення нейроінтервенції в Стенфорді, зазначає, що поточні технології успішно видаляють згустки з першої спроби лише в п'ятдесяти відсотках випадків. У складних випадках частота невдач може перевищувати вісімдесят відсотків.

Мілі-спінер пропонує новий підхід. Він не намагається вирвати чи розірвати згусток. Натомість він змінює його форму, стискаючи та згортаючи липкі нитки згустка, поки він не стане достатньо компактним для чистого відсмоктування.

Гейт стверджує, що для більшості випадків вони більш ніж подвоюють ефективність поточної технології. А для найскладніших згустків, які поточні пристрої видаляють лише в одинадцяти відсотках випадків, вони відкривають артерію з першої спроби в дев'яносто відсотках випадків. За його словами, це технологія, що змінює правила гри і кардинально покращить здатність допомагати людям.

В основі кров'яного згустка лежить фібрин — міцний, схожий на павутину білок, який заплутує червоні кров'яні клітини в липку масу. Традиційні пристрої для тромбектомії розтягують або розривають цю мережу, ризикуючи розпадом згустка та подальшими закупорками в інших місцях.

Руйке Рені Чжао, професор машинобудування в Стенфорді та старший автор дослідження, опублікованого в журналі Nature, пояснює, що унікальність мілі-спінера полягає в тому, що він застосовує сили стиснення та зсуву для зменшення всього згустка. Пристрій працює надзвичайно добре для широкого спектра складів та розмірів згустків. Навіть для міцних, багатих на фібрин згустків, які неможливо лікувати поточними технологіями, їхній мілі-спінер може їх обробити.

Спінер потрапляє в кровоносну судину через катетер, як і існуючі інструменти. Опинившись поблизу згустка, він швидко обертається — до сорока тисяч обертів на хвилину. Щілини та лопаті на трубці створюють локалізоване всмоктування, яке м'яко притискає згусток до його поверхні. Потім, через зсув, викликаний обертанням, він стискає фібринові волокна в щільне ядро — подібно до скручування пухкої вати між долонями.

Червоні кров'яні клітини вивільняються, об'єм згустка зменшується до дев'яноста п'яти відсотків, і щільна фібринова кулька втягується в спінер. Чжао зізнається, що це відчувалося як магія, оскільки вони не повністю розуміли механізм на той час.

Відкриття почалося з чистого дослідження. Лабораторія Чжао проектує мілі-роботи — крихітні, гнучкі пристрої, які плавають по тілу для доставки ліків або проведення діагностики. Під час тестування нової концепції руху команда помітила щось дивне: коли спінер торкнувся згустка, той змінив колір і зменшився.

Цей несподіваний результат спричинив роки досліджень, обчислювального моделювання та ітерацій дизайну. Команда оптимізувала лопаті, додала щілини для покращення всмоктування та протестувала пристрій в штучних артеріях і згодом на живих тваринах.

У моделях на свинях мілі-спінер видаляв згустки в мозкових та ниркових артеріях, судинах схожих за розміром та складністю до тих, що в людському мозку, з майже ідеальним успіхом. У понад п'ятистах лабораторних випробуваннях, включаючи моделі звивистих судин, пристрій досягав повної реваскуляризації майже щоразу. У всіх випадках, де традиційне лікування зазнавало невдачі, мілі-спінер успішно рятував заблоковану артерію.

Наступним кроком, звичайно, є початок випробувань на людях. Клінічні випробування очікуються найближчим часом, з початковим фокусом на лікуванні інсульту. Але Чжао вірить, що дизайн має набагато ширший потенціал. Спінер може допомогти видаляти фрагменти ниркових каменів, і навіть є можливості поза медициною.

Роботу підтримують Інститут нейронаук Ву Цай, Фонд високотехнологічних технологій Стенфорда та Національні інститути охорони здоров'я. Це також нагадування про те, що цікавість, а не лише необхідність, часто рухає найкращими медичними проривами.

У разі успіху в випробуваннях на людях мілі-спінер може переписати правила тромбектомії та запропонувати нову надію мільйонам людей, які страждають від інсульту та судинних захворювань.