Оптимальные условия хранения образцов крови для оценки гемосовместимости медицинских изделий in vitro

Цель работы – оптимизация и стандартизация условий хранения цельной гепаринизированной крови человека до ее запуска в динамические in vitro тест-системы искусственного кровотока для оценки гемосовместимости медицинских изделий.

Для проведения исследования забор крови у доноров осуществлялся в объеме 150 мл с использованием иглыбабочки с луер-адаптером, катетера и шприца, заполненного гепарином (1,5 МЕ/мл). В дальнейшем гепаринизированную кровь переносили в пробирки и выдерживали в термостате при температурах 20, 25, 30 и 37 oC на протяжении 40, 50 и 60 мин, моделируя комнатную температуру и температуру тела человека. В качестве контрольного образца использовали цельную кровь, полученную сразу после ее забора у доноров, с добавлением гепарина. Для определения влияния времени и температуры хранения крови на ее активацию был изучен ряд гематологических и иммуноферментных показателей.

Хранение цельной крови при комнатной температуре инициировало активацию тромбоцитов и коагуляционных механизмов через 60 мин. Влияние повышенных температур 30 и 37 oC характеризовалось статистически значимым увеличением таких показателей, как бета-тромбоглобулин (в 2,2–2,3 раза), тромбоксан B2 (в 2,0–2,1 раза), протромбин F1+2 (в 1,6–1,8 раза) и тромбин-антитромбиновый комплекс III (в 1,8–2,0 раза), уже через 40 мин хранения.

Экспериментально установлено, что для оценки гемосовместимости медицинских изделий с оптимальными условиями хранения цельной гепаринизированной крови человека являются время хранения не более 50 мин и комнатная температура 20–25 oC. Полученные данные будут способствовать повышению надежности оценки совместимости медицинских изделий с кровью и, как следствие, снижению риска развития неблагоприятных последствий для пациентов.

1. Hemocompatibility testing of blood-contacting implants in a flow loop model mimicking human blood flow / A. Link, G. Cattaneo, E. Brynda [et al.] // Journal of Visualized Experiments. – 2020. – Vol. 157. – P. e60610. https://doi.org/10.3791/60610-v

2. Bhatt, A. Product evaluation: blood compatibility studies / A. Bhatt, N. Renjith // Biomedical Product and Materials Evaluation / ed. P. V. Mohanan. – Sawston, Cambridge, 2022. – P. 435–459.

3. Schmaier, A. H. The contact activation and kallikrein/kinin systems: pathophysiologic and physiologic activities / A. H. Schmaier // Thrombosis and Haemostasis. – 2016. – Vol. 14, N 1. – Р. 28–39. https://doi.org/10.1111/jth.13194

4. Liu, Y. In vitro hemocompatibility evaluation of poly (4-hydroxybutyrate) scaffold / Y. Liu // Journal of Clinical and Experimental Medicine. – 2014. – Vol. 7, N 5. – Р. 1233–1243.

5. Bai, M. Y. Preclinical studies of non-stick thin film metallic glass-coated syringe needles / M. Y. Bai, Y. C. Chang, J. P. Chu // Scientific Reports. – 2020. – Vol. 10, N 1. – Art. 20313. https://doi.org/10.1038/s41598-020-77008-y

6. Jaffer, I. H. The blood compatibility challenge. Part 1: Blood-contacting medical devices: The scope of the problem / I. H. Jaffer, J. I. Weitz // Acta Biomaterialia. – 2019. – Vol. 94. – P. 2–10. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2019.06.021

7. Braune, S. Developing standard and test protocols for testing the hemocompatibility of biomaterials / S. Braune, A. Lendlein, F. Jung // Hemocompatibility of biomaterials for clinical applications: blood – biomaterials interaction / ed. C. Siedlecki. – Duxford, United Kingdom, 2018. – P. 51–65.

8. Hrynchak, V. A. Peculiarities of toxic effects produced by diisononyl phthalate and regulation over it in polymer materials and medical products / V. A. Hrynchak, S. I. Sychik // Health Risk Analysis. – 2020. – N 1. – P. 118–125. https://doi.org/10.21668/health.risk/2020.1.13.eng

9. Experimental models of animal chronic pathology in assessing health risks for sensitive population groups / E. V. Drozdova, S. I. Sychik, V. A. Hrynchak, S. N. Rjabceva // Health Risk Analysis. – 2022. – N 2. – P. 185–195. https://doi.org/10.21668/health.risk/2022.2.17.eng

10. An in vitro hemodynamic loop model to investigate the hemocytocompatibility and host cell activation of vascular medical devices / M. Wacker, U. Betke, K. Borucki [et al.] // Journal of Visualized Experiments. – 2020. – Vol. 162. – P. e61570. https://doi.org/10.3791/61570

11. Blok, L. J. S. Oeveren In vitro hemocompatibility testing: the importance of fresh blood / L. J. S. Blok, Engels G. E., W. van Oeveren // Biointerphases. – 2016. – Vol. 11. – P. 029802. https://doi.org/10.1116/1.4941850

12. Sarode D. N., Roy S. In vitro models for thrombogenicity testing of blood-recirculating medical devices // Expert Review of Medical Devices. – 2019. – Vol. 16, N 7. – P. 603–616. https://doi.org/10.1080/17434440.2019.1627199

13. Gerwin, E. E. In vitro blood flow model with physiological wall shear stress for hemocompatibility testing – An example of coronary stent testing / E. E. Gerwin, L. J. B. Sjoerd, O. van Willem // Biointerphases. – 2016. – Vol. 11, N 3. – Art. 031004. https://doi.org/10.1116/1.4958979

14. Development and hemocompatibility testing of nitric oxide releasing polymers using a rabbit model of thrombogenicity / T. Major, H. Handa, G. Annich, R. Bartlett // Journal of Biomaterials. – 2014. – Vol. 29, N 4. – P. 479–501. https://doi.org/10.1177/0885328214538866

15. van Kruchten, R. Measurement of whole blood thrombus formation using parallel-plate flow chambers – a practical guide / R. van Kruchten, J. M. Cosemans, J. W. Heemskerk // Platelets. – 2012. – Vol. 23, N 3. – P. 229–242. https://doi.org/10.3109/09537104.2011.630848

16. Blood-contacting biomaterials: In vitro evaluation of the hemocompatibility / M. Weber, H. Steinle, S. Golombek [et al.] // Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. – 2018. – Vol. 16, N 6. – Art. 99. https://doi.org/10.3389/fbioe.2018.00099

17. Contact system revisited: an interface between inflammation, coagulation, and innate immunity / A. T. Long, E. Kenne, R. Jung [et al.] // Journal of Thrombosis and Haemostasis. – 2016. – Vol. 14, N 3. – P. 427–437. https://doi.org/10.1111/jth.13235

18. Recent strategies for improving hemocompatibility and endothelialization of cardiovascular devices and inhibition of intimal hyperplasia / L.-A. Feng, J. Shi, J. Y. Guo, S.-F. Wang // Journal of Materials Chemistry B. – 2022. – Vol. 10, N 20. – P. 3781–3792. https://doi.org/10.1039/d2tb00478j

19. Accelerated hemocompatibility testing of rotary blood pumps / A. P. McNamee, T. A. Griffith, A. G. Smith [et al.] // American Society for Artificial Internal Organs Journal. – 2023. – Vol. 69, N 10. – P. 918–923. https://doi.org/10.1097/MAT.0000000000001995

20. Mechanism of catheter thrombosis: comparison of the antithrombotic activities of fondaparinux, enoxaparin, and heparin in vitro and in vivo / W. Y. Jonathan, A. R. Stafford, P. Liao [et al.] // Blood. – 2011. – Vol. 118, N 25. – P. 6667–6674. https://doi.org/10.1182/blood-2011-07-364141