Rechenmodell Wertet einen neuen Weg zu öffnen verstopfte Arterien

Im Laufe der letzten Jahrzehnte haben sich viele Geräte, die verstopften Arterien , einschließlich Angioplastieballons und metallischer Stents öffnen kann entwickelt. Während sie im Allgemeinen wirksam , hat jede dieser Behandlungen Nachteile , einschließlich des Risikos von Nebenwirkungen.

Eine neue Studie von MIT analysiert den möglichen Nutzen einer neuen Behandlung, die die Vorteile der Angioplastieballons und Wirkstoffabgabestentskombiniert , kann aber weniger Risiken. Nach diesem neuen Konzept wird ein Ballon in die Arterie nur für eine kurze Zeit , während der sie ein Medikament, das Zellen ansammeln und Verstopfungen der Arterien im Laufe der Zeit verhindert Mitteilungen aufgeblasen .

Während für den begrenzten Einsatz in Europa zugelassen sind diese arzneimittelbeschichteten Ballons noch in der Entwicklung in den Vereinigten Staaten und noch nicht FDA -Zulassung erhalten . Die MIT- Studie, die Modelle das Verhalten der Luftballons, sollte dazu beitragen, Wissenschaftler bei der Optimierung ihrer Performance und Hilfe Regulierungsbehörden in der Bewertung ihrer Wirksamkeit und Sicherheit .

"Bis jetzt Menschen, die eine solche Technologie zu evaluieren konnte nicht Hype von Versprechen zu unterscheiden ", sagt Elazer Edelman, der Thomas D. und W. Virginia Cabot Professor für Gesundheitswissenschaften und Technologie und leitende Autor des Papiers beschreibt die Studie , die online vor kurzem erschienen in der Fachzeitschrift Circulation .

Lead-Autor des Papiers ist Vijaya Kolachalama , ein ehemaliger MIT Postdoc , der jetzt ein Hauptmitglied des technischen Personals an der Charles Stark Draper Laboratory.

Entwicklung der Technik

Bis Ende der 1970er Jahre die Standard- Behandlung für Patienten mit verstopften Arterien in der Nähe des Herzens war Bypass-Operation . Ärzte wandte sich dann an der viel weniger invasive Verfahren der Wiedereröffnung Arterien mit Angioplastieballons . Angioplastie wurde schnell die Standardbehandlung für verengten Arterien , aber es ist nicht immer eine langfristige Lösung , weil die Arterien kann schließlich wieder kollabieren.

Um dies zu verhindern , entwickelten die Wissenschaftler Stents - Metall, käfigartige Strukturen, die auf unbestimmte Zeit zu halten, kann eine Arterie offen . Allerdings sind diese Stents haben ihre eigenen Probleme : eine Immunantwort , die dazu führen können , um Zellen in der Nähe der Stent sammeln und verstopfen die Arterie wieder, wenn implantiert , sie zu provozieren .

Im Jahr 2003 genehmigte die FDA die erste Drogen-eluting Stent für den Einsatz in den Vereinigten Staaten , die Medikamente, die Zellen aus Verklumpung in den Arterien zu verhindern Mitteilungen . Drug - freisetzende Stents sind nun die erste Wahl für die Behandlung von blockierten Arterien , aber sie haben auch Nebenwirkungen : Die Medikamente können dazu führen, Blut im Laufe der Zeit , die bis zum Tod bei einigen Patienten geführt hat gerinnen . Patienten, die jetzt diese Stents erhalten müssen, andere Medikamente , wie zum Beispiel zu nehmen Aspirin und Plavix , Um die Blutgerinnung entgegenwirken.

Edelman Labor untersucht eine mögliche Alternative zu den aktuellen Behandlungen : medikamentenbeschichteten Ballons. "Wir versuchen zu verstehen, wie und wann diese Therapie arbeiten und die Bedingungen zu erkennen , in der es vielleicht nicht , könnte " Kolachalama sagt . "Es hat seine Vorzüge , es hat einige Nachteile. "

Modellierung Wirkstofffreisetzung

Die arzneimittelbeschichteten Ballons sind durch einen Katheter an dem verengten Arterie für etwa 30 Sekunden zugepumpt, manchmal mehr. Während dieser Zeit wird die Ballonbeschichtung , enthaltend ein Arzneimittel, wie Zotarolimus wird von dem Ballon freigesetzt wird. Die Eigenschaften der Beschichtung ermöglichen die Droge in den Geweben des Körpers aufgenommen werden. Sobald das Medikament freigesetzt wird , wird der Ballon entfernt wird.

In ihrer neuen Studie , Kolachalama , Edelman und Kollegen, die konsequent charakterisieren die Eigenschaften der medikamentenbeschichteten Ballons. Nach der Durchführung von Experimenten in Gewebe im Labor und in Schweine gezüchtet , ein Computermodell , die die Dynamik der Wirkstofffreisetzung und Vertrieb , erklärt sie entwickelt . Sie fanden, dass Faktoren wie die Größe des Ballons , die Dauer der Lieferzeit und der Zusammensetzung des Arzneimittels Beschichtung aller Einfluss , wie lange das Medikament bleibt an der Verletzungsstelle und wie effektiv es die Arterien löscht .

Eine wesentliche Erkenntnis ist, dass wenn das Medikament freigegeben wird, ein Teil davon hält sich an die Auskleidung der Blutgefäße. Im Laufe der Zeit ist , dass Drogen langsam zurück in das Gewebe freigesetzt , was erklärt, warum das Medikament die Wirkung hält viel länger als die ursprünglichen 30-Sekunden- Freisetzungszeitraum .

"Dies ist das erste Mal, können wir die Gründe, warum medikamentenbeschichteten Ballons arbeiten kann erklären ", sagt Kolachalama . "Die Studie bietet auch Bereiche, in denen die Menschen betrachten Gedanken über die Optimierung Drogentransfer und Lieferung. "

In zukünftigen Studien , Edelman, Kolachalama und Kollegen planen, weiter zu prüfen , wie die Durchblutung beeinträchtigt Arzneimittelabgabe . Sie planen auch , eine Vielzahl von verschiedenen Drogen und Drogenbeschichtungszusammensetzungenzu studieren , als auch, wie die Ballons zu verhalten in verschiedenen Arten von Arterien.