人工脾臓はより速い敗血症の診断と治療への希望を提供します

ナノテクノロジーとマイクロフルイディクスの最近の進歩を利用して、研究者は敗血症の患者の血液から病原体を迅速に除去するために使用できるデバイスに向けて大きな進歩を遂げました。血流を介して。

血液クレンザー： このデバイスは、マイクロフルイディクスとナノテクノロジーを使用して、血液から病原体を除去してから体内に戻します。

新しいシステムは、人工脾臓として効果的に機能し、微生物や毒素に付着するように設計された磁性ナノビーズを使用して血液をろ過します。血液を除去してビーズと混合した後、磁場勾配を使用してナノビーズに結合した細菌を抽出するデバイスに血液を流します。その後、血液は体に戻されます。

ハーバード大学のエンジニア Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering 技術が開発中の場合、デバイスが問題の原因となっている特定の微生物を特定できることも期待しています。これにより、医師は従来の診断テストよりも迅速に最も効果的な抗生物質治療を決定できます。

先週ハーバード大学医学部で開催された科学会議で、 ドナルド・イングバー 技術の発明者の1人であり、ヴィース研究所の所長である彼のグループは、ラットの血液浄化療法のテストからの予備的な結果に勇気づけられたと述べました。最近研究所 発表 国防総省の国防高等研究計画局（DARPA）との925万ドルの契約から、新しいタイプの敗血症治療としての人間への翻訳を加速するために資金を適用すること。

敗血症は、毎年世界中で何百万人もの人々を殺し、血流中の感染症と戦うために体が放出する化学物質が全身の炎症反応を引き起こすときに発生します。最悪の場合、複数の臓器の機能不全につながる可能性があります。さまざまな生物のいずれかが問題を引き起こす可能性があるため、敗血症を患っていると思われる患者には通常、いわゆる広域抗生物質が投与され、医師は血液を培養して、障害のある特定の生物を特定し、それを標的とする特定の抗生物質。このプロセスには数日かかる場合があります。

しかし、広域抗生物質が常に機能するとは限らず、多くの場合、血液培養では病原体を特定できません。一方、適切な薬の投与をわずか数時間遅らせると、患者の生存の可能性を大幅に減らすことができます。研究によると、患者は1時間ごとに間違った抗生物質を投与され、強力な広域抗生物質でさえ、死亡率は5〜9パーセント増加することが示されています。

敗血症はまた、戦闘中の兵士の主要な殺人者です。この問題に対処するために、DARPAは、体から除去された血液をすばやく浄化して戻す、携帯型の透析のような治療法の開発を目指しています。望ましい技術は、多くの異なるタイプの病原体を除去することができ、負傷した戦士を出血させる可能性のある抗凝固剤を必要とせずに機能します。透析患者は通常、血液が透析装置のチューブ内で凝固しないように抗凝固剤を服用する必要があります。

この課題に取り組むためのインスピレーションを得るために、Ingberと彼の同僚は、人間の免疫システム、特に、潜在的に有害な微生物や毒素に付着し、それらを他の免疫細胞の標的としてマークする血液中のタンパク質のクラスに注目しました。このグループは、細菌、真菌、ウイルス、寄生虫、毒素など、90を超えるさまざまな病原体に結合することが知られている、そのようなタンパク質の1つを遺伝子操作して、磁性ナノビーズのコーティングとして機能し、感染性物質を収集する能力を与えています。血流。

患者の血液は、脾臓に触発された設計のマイクロ流体チャネルのシステムを含む外部デバイスを通過します。本発明者らが脾臓オンチップと呼ぶ装置では、汚染された血液が生理食塩水と一緒にチャネルを通って流れる。次に、磁場勾配を使用して、ナノビーズとそれらに結合した病原体をその溶液に引き込みます。このプロセスを使用して、グループは1時間あたり1.25リットルの血液を浄化するというDARPAの目標をすでに達成しており、Ingberはさらに高い流量を達成できると信じていると述べています。

チャンネルの内面を裏打ちするのは、 SLIPS（滑りやすい液体を注入した多孔質表面） 、ネペンテスの食虫植物に触発され、ヴィース研究所でも開発されました。 SLIPSは、タンパク質や血小板がチャネルの表面に付着して凝固を活性化するのを防ぎます。

テクノロジーの可能性はそれだけではありません。このシステムは病原体を非常に効率的に除去および分離できるため、血液培養を行うことなく、患者の感染を引き起こしている微生物を特定する機会を提供する可能性があると述べています。 マイケルスーパー 、ヴィース研究所の上級スタッフ科学者。これにより、適切な抗生物質を決定するために必要な時間が短縮されます。このグループは現在、その機能をデバイスに組み込むために取り組んでいます。

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