Nuovi studi di un liquido Of Life - Lung tensioattivi

Marzo 18, 2016 Admin Salute 0 11
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Il respiro è essenziale per la vita.

Ingegneri chimici della University of California, Santa Barbara areworking per caratterizzare e perfezionare una sostanza speciale che è especiallyimportant di bambini nati prematuramente: permette loro di respirare.




Vale più di tutto l'oro del mondo di questi bambini prematuri andtheir famiglie, è un salvagente miracoloso.

Senza di essa molte altre migliaia di bambini potrebbero morire ogni anno - prima everleaving la terapia intensiva neonatale. Alcuni adulti con malattie polmonari arehelped da esso pure.

Chiamato surfattante polmonare, questa sostanza molto speciale - una oflipids miscela e proteine ​​- cappotti l'interno di tutti i polmoni dei mammiferi e permette themto tirare il fiato, riducendo il lavoro respiratorio.

Negli Stati Uniti, 40.000 bambini prematuri ogni anno nascono senza tensioattivo enoughlung, e migliaia di morti risultato. Il preemie tipico ha only1/20 del surfattante polmonare necessaria per respirare. Fortunatamente, lungsurfactant supplementare può essere somministrato.

Negli ultimi dieci anni, i medici sono stati in grado di inserire uno dei due typesof surfattante polmonare direttamente nei polmoni dei neonati. Entrambi sono stati approvati dalla thefood and Drug Administration nel 1989, ma ognuno ha i suoi svantaggi.

"Il nostro programma di ricerca è diretto a determinare le misure fisiche di base di un tensioattivo sostituto ideale, e in relazione queste misure alle componenti trovati in tensioattivi naturali del polmone", ha detto Joseph A. Zasadzinski, professore di ingegneria chimica e dei materiali, che ha lavorato su lungsurfactant per molti anni con il suo gruppo di ricerca. (Vedere websitehttp: //www.chemengr.ucsb.edu/people/faculty/zasadzinski.html)

Dottorando Junqi Ding (Vedi websitehttp: //www.engineering.ucsb.edu/~junqi) presenterà le ultime researchfindings del gruppo, finanziato dal National Institutes of Health, a livello nazionale meetingof American Chemical Society a New Orleans, la Domenica , 22 agosto.

"Una formulazione sostituzione ideale sarebbe un mix di syntheticlipids, in un rapporto basato su una buona comprensione della loro surfattante polmonare functionsin individuale, combinato con semplici sequenze peptidiche che cattura thefull attività della miscela di tensioattivi polmone nativo," ha detto Zasadzinski.

"Tale miscela potrebbe essere facilmente ed economicamente realizzato senza alcuna variazione lotto batchto," ha detto. "La composizione può essere adattato per ottimizzare theproperties della miscela per il trattamento dei casi specifici."

La terapia sostitutiva Surfactant ha dimostrato di ridurre la mortalità ratesby 30 al 50 per cento per i neonati con distress respiratorio neonatale syndrome.And, l'80 per cento del calo del tasso di mortalità infantile nel Regno Statesbetween 1989 e 1990 (anno in cui è stata introdotta la terapia tensioattivo ) potrebbe essere attribuito al tensioattivo terapia, secondo i ricercatori.

Mentre la terapia sostitutiva surfattante polmonare è stato di grande aiuto, itneeds miglioramento al fine di trattare i bambini in modo più efficace, in un più refinedway, e per iniziare ad affrontare la sindrome da distress respiratorio dell'adulto, theyexplained.

Sindrome da distress respiratorio è una vasta classe di diseasethat polmone può essere correlato a: traumi, il fumo, le malattie polmonari croniche ostacolato a lungo termine, la polmonite, il virus Hanta, annegamento, e altre cause sconosciute.

Quando si verifica distress respiratorio neonatale, surfactantresults insufficienti in un progressivo fallimento dei polmoni, che si manifesta clinicamente con

  • alveoli collassati - le piccole sacche che formano i polmoni - calledatelectasis;
  • polmoni rigidi o compliance polmonare ridotta;
  • diminuita capacità funzionale residua - una misura della quantità di airleft nei polmoni dopo espirazione;
  • ipossia sistemica o mancanza di ossigeno; e,
  • edema polmonare - sanguinamento nei polmoni - ha spiegato Zasadzinski.

Gli alveoli, in cui l'ossigeno e anidride carbonica vengono scambiati withthe sangue, sono molto piccole, meno di 1/10 di millimetro di diametro e arelined da un sottile strato di liquido. Quando l'aria e liquidi sono in contatto, una forte forza conosciuta come surfacetension tende a comprimere i alveoli. La funzione primaria del surfattante polmonare è di formare amonolayer l'aria all'interfaccia alveolare/acqua in grado di abbassare la tensione superficiale a valori nearzero, detto Ding. Le proprietà fisiche e chimiche del monolayerdetermine come bassa tensione superficiale può essere.

Che modo precoce i bambini non devono utilizzare gran parte del loro tobreathe energia. Più bassa è la tensione superficiale tra il liquido ed il gas, theeasier è respirare, detto Zasadzinski.

La tensione superficiale minima alla scadenza è limitato dalla monolayercollapse, ha detto Ding. Le proprietà meccaniche del monostrato, la viscosità soprattutto theshear, sono direttamente collegati al meccanismo di monostrato crollo.

Ding spiegato l'uso di un viscosimetro ago magnetico lungo microscopia withfluorescence, dall'alto Brewster Microscopia e sistemi modello di studio tensioattivi forza atomica Microscopyto, così come tensioattivi naturali, ad determinethe relazione tra i componenti tensioattivi polmonari e monostrato viscosità.

Egli ha riferito misurazioni sistematiche di monostrato viscosità aFunction della lunghezza della catena lipidica, la concentrazione di proteine, e la temperatura.

"Vuoi il monostrato di diffondere facilmente", ha detto Ding, "a scorrere e coatthe superficie alveolare durante la respirazione dentro e fuori."

La ricerca porta a domande del tipo: "Perché la natura seleziona solo aparticular lipidico con una catena di carbonio 16 di lunghezza per essere il principale componente ofnatural tensioattivo?" chiesto Ding. "Madre natura ha scelto perché è il rightviscosity per espansione e contrazione."

Delle terapie sostitutive tensioattivi due FDA ha approvato oggi InUse, uno è una formulazione puramente sintetica, chiamata Exosurf. Esso contiene circa 80percent dipalmitoilfosfatidilcolina, o DPPC, combinato con esadecanolo andtyloxapol, ha spiegato Zasadzinski. DPPC è anche il componente principale del naturalhuman surfattante polmonare (circa 60 a 70 per cento in peso in adulti normali). Butthe esadecanolo e tyloxapol hanno alcuna relazione con surfattante polmonare naturale.

La seconda formulazione, chiamato Survanta, è un estratto organico di tensioattivo bovinelung (circa il 60 per cento DPPC) e contiene le proteine ​​specifiche lungsurfactant idrofobica SP-B e SP-C, integrato con palmiticacid sintetica (PA) e tripalmitina, detto Zasadzinski. La somministrazione di questi replacementsurfactants per bambini ha dimostrato di essere molto efficace.

Tuttavia, i progressi nell'ottimizzazione nuovi tensioattivi pezzi ha beenhindered dalla mancanza di una comprensione fondamentale del surfactantsystem polmone, ed i ruoli specifici di ciascuno dei singoli componenti, spiegato Zasadzinski.

Formulazioni di sostituzione proposti possono essere suddivisi in quattro classi:

  • estratti surfattante polmonare naturale,
  • estratti di surfattante polmonare modificati (estratti naturali integrati con lipidi sintetici, tipicamente acido palmitico e DPPC),
  • formulazioni sintetiche ricalcano surfattante polmonare naturale, e,
  • formulazioni sintetiche senza relazione con surfattante polmonare naturale.

"Estratti surfattante polmonare naturale hanno dimostrato di essere efficace in vitro e in vivo bothin, ma fonti umane sono limitate, e fonti animali aredifficult e costoso per purificare", ha detto Zasadzinski. "Essi presentano il rischio ofcontaining contaminanti virali o proteica. La recente legame tra bovinespongiform encefalopatia (malattia della mucca pazza) e umana di Creutzfeldt-Jakob diseaseis un promemoria dei possibili problemi di introduzione di prodotti di origine animale intohumans."

Ha continuato, "Come ogni prodotto naturale, sia estratti tensioattivi naturali e modifiedlung può avere una grande variabilità nella composizione da lotto batchto."

"Queste preoccupazioni hanno portato allo studio di surfactantformulations polmonari sintetici per cui composizione può essere meglio definito," detto Zasadzinski. "Miscele contenenti lipidi sintetici surfattante polmonare con proteine ​​altamente purifiednatural come SP-B e SP-C hanno dimostrato di essere di Attività orbetter paragonabile rispetto a molti estratti naturali. Tuttavia, una logica fondamentale forchoosing il rapporto tra lipidi a proteine ​​per tali miscele è ancora carente. "

"Inoltre, proteine ​​tensioattivi polmonari sono difficili e costosi toobtain in una forma altamente purificata e non vi esiste ancora un sistema suitablehost vettore per la produzione su larga scala di SP-B mediante tecniche geneticengineering (che è un problema comune per tensioattivi proteine), anche se la produzione di ricombinante umana SP-C ha cominciato ", ha detto Zasadzinski.

"Ci sono anche continui sforzi per sostituire le proteine ​​da simplerpeptides o polimeri, con successo variabile," ha detto.

Ha continuato, "Anche se il tasso di mortalità per i bambini con sindrome da distress neonatalrespiratory è in calo dopo l'avvento di strategie di sostituzione successfulsurfactant, l'incidenza dei neonati di basso peso alla nascita hasbeen costante aumento. La disponibilità di pezzi standardizzati formulationswith un meccanismo completamente quantificato di azione potrebbe portare ad una terapia sostitutiva useof tensioattivo più diffusa per aiutare a salvare le vite di entrambi andadults neonati. "

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