Избитая женщина. Раненый воин. Футболист. Все из совершенно разных миров. Но объединяет всех одно – черепно-мозговая травма.

В Соединенных Штатах черепно-мозговая травма затрагивает около 1,7 миллиона человек, причем большинство травм приходится на подростков в возрасте 15–19 лет и взрослых в возрасте 65 лет и старше. В 2020 году в США было зарегистрировано более 64 000 смертей, связанных с ЧМТ.

По всему миру сотни исследователей посвятили свою карьеру изучению и тестированию методов улучшения вариантов лечения выживших после ЧМТ. Майкл Детамор, доктор философии, исследователь биомедицинской инженерии в Университете Оклахомы, недавно получил 640 000 долларов от Национального института неврологических расстройств и инсульта при Национальном институте здравоохранения за свой проект под названием «Одноэтапное хирургическое вмешательство для лечения тяжелая черепно-мозговая травма».

Пациенты, перенесшие тяжелую ЧМТ, должны пройти две операции: одну для удаления части черепа, чтобы позволить мозгу набухнуть, и другую операцию для замены отсутствующей кости после того, как спадет отек мозга.

Детамор и его команда, возможно, нашли способ сократить количество операций до одной. Это большое дело.

Использование гидрогелевых материалов

Когда кто-то переживает серьезную травму головного мозга, часть черепа должна быть удалена, чтобы позволить мозгу набухнуть. Затем требуется вторая операция, чтобы заменить отсутствующую часть черепа.

Когда врач делает гемикраниэктомию, удаляя верхнюю часть черепа, должна быть повторная операция. Во время второй операции они могут либо вернуть отпечатанную или металлическую пластину, либо оригинальную кость, если она была сохранена. Но всегда есть вторая операция, чтобы заполнить этот пробел».

Майкл Детамор, доктор философии, исследователь биомедицинской инженерии, Университет Оклахомы

Последствия черепно-мозговой травмы — потеря памяти, головокружение, депрессия — могут проявляться недели или месяцы, пока отсутствующая кость не будет заменена во время второй операции. Детамор считает, что пациентов можно лечить с помощью одноэтапной хирургической процедуры с использованием гидрогелевых материалов.

«Ключом к нашему подходу является новый класс гидрогелевых материалов, где природные материалы, включая деминерализованный костный матрикс, омертвевший хрящ или омертвевшее сухожилие, сами по себе являются сшивающими агентами гидрогеля», — сказал Детамор. «Наш материал состоит из пастообразного исходного раствора частиц ткани и гиалуроновой кислоты, который ведет себя как паста, которую хирург может легко влепить в область открытого дефекта свода черепа. Материал остается гибким, поэтому мозг может набухать, а затем заменяться регенерация кости, исключающая необходимость повторной операции.

«Гидрогель сначала представляет собой пасту, похожую на зубную пасту или арахисовое масло, которую хирург может нанести и нанести на дефекты головного мозга. Когда на пасту падает свет, она затвердевает. Он гибкий, но прочный».

Детамор признает, что сотни исследователей изучают ЧМТ с разных точек зрения, таких как психологические и фармакологические.

Однако исследования OU беспрецедентны, говорит он. «Наша команда первой применила регенеративную медицину в качестве инструмента для лечения черепно-мозговой травмы».

Заполнение пробелов

Интерес Детамора к этой области начался около 15 лет назад, когда он работал в комитете по защите магистерских диссертаций, где студенческая работа была сосредоточена на пастообразных биоматериалах.

«Я помню, как подумал, что исследование студента идеально подходит для регенерации костей — и это звучало так, как будто я шутил, но я был очень серьезен и продолжил это», — сказал он. Эти усилия привели к получению гранта Национального института здоровья Кори Беркланд, доктора философии, из Канзасского университета, в качестве главного исследователя.

Перенесемся в наши дни, и Детамор является главным исследователем этого текущего проекта NIH. Беркланд, доктор Брайан Эндрюс, хирург, специализирующийся на хирургии головы и шеи в больницах и клиниках Университета Айовы, а также нейробиолог и другой главный исследователь Рэндольф Нудо, доктор философии, Медицинский центр Канзасского университета, также участвуют в исследовании. инициатива.

Текущее хирургическое лечение ЧМТ не сильно изменилось с тех пор, как травма была впервые выявлена ​​в 1908 году. «Это означает, что, в отличие от почти любого другого заболевания, в лечении ЧМТ, которая является изнурительной и распространенной проблемой в нашем обществе, практически не было достижений. , Кроме того, есть несколько нехирургических вариантов, таких как системная лекарственная терапия для лечения ЧМТ», — сказал Эндрюс.

Эндрюс хочет, чтобы их работа заполнила пробелы.

Работа в партнерстве

Сегодня исследовательская группа насчитывает восемь ключевых сотрудников. Детамор объясняет этот процесс следующим образом: «OU выполняет больше работы с материальной стороны, а группа из Канзасского университета делает больше работы с моделью черепно-мозговой травмы. Ни один университет не может выполнить этот проект самостоятельно. Именно синергетическая комбинация делает возможным этот проект, а также то, что делает возможной эту уникальную нишу. Мы единственные в мире делаем это из-за того, что разные люди собираются вместе».

В 2016 году Детамор был нанят, чтобы возглавить недавно созданную Школу биомедицинской инженерии Стивенсона в Инженерном колледже Галлогли в ОУ. Он и тогдашний студент Джейкоб Таунсенд, доктор философии, продолжали продвигать исследовательский проект TBI. С тех пор Таунсенд окончил OU и продолжает вносить свой вклад в проект, подчеркивая, что ЧМТ затрагивает не только военнослужащих и спортсменов. Это влияет на детей.

«Нам нужно что-то, что можно имплантировать ребенку и со временем расти вместе с ребенком», — сказал он. «Гидрогелевые материалы могут сделать это. Когда мы разговариваем с хирургами, мы продолжаем узнавать о еще большем количестве областей, в которых гидрогели могут оказать влияние и помочь пациентам. Каждый член команды с нетерпением ждет возможности увидеть, как далеко может зайти этот проект».

Так что же дальше? Детамор считает, что ответы находятся в крысиной модели. «Очевидно, что крысы не идентичны людям, и опытный нейробиолог указал бы, что у крыс как модели есть ограничения», — сказал он. «Мы признаем эти ограничения, однако ответственный первый шаг к началу расследования начинается здесь».