Магнитные наночастицы растворяют тромбы в 1000 раз быстрее, чем все известные средства

Ученые из Хьюстонского методистского научно-исследовательского института (Houston Methodist Research Institute) загрузили магнитные наночастицы лекарственными препаратами и «одели» их в биохимический «камуфляж». Как показали эксперименты, такие наночастицы могут разрушать тромбы в 100–1000 раз быстрее, чем это делают все используемые на сегодня методы.

1_480.jpg В новых наночастицах ядро из оксида железа
(красные квадратики) «обернуто» белком
альбумином (серый) и препаратом-антикоагулянтом
tPA (зеленый). Размер кубиков оксида железа
около 20 нанометров. (Фото: Decuzzi laboratory)

Эта разработка, описанная в статье в журнале Advanced Functional Materials, основана на экспериментах с человеческой кровью и с моделями тромбообразования, воспроизведенными у мышей. Если эта система доставки подтвердит свою эффективность в планируемых клинических испытаниях, она станет мощнейшим средством предотвращения инсульта, инфаркта миокарда, легочной эмболии и других заболеваний, которые могут нанести серьезное повреждение тканям и нередко являются причиной смерти.

Наночастицы разработаны таким образом, что их можно сконцентрировать у кровяного сгустка, что означает, что они могут быстро доставить «партию» одного из наиболее часто используемых антикоагулянтов – tPA – туда, где это больше всего необходимо.

Ученые покрыли наночастицы оксида железа альбумином, белком, естественно присутствующим в крови. Альбумин обеспечивает своего рода камуфляж, дающий загруженным наночастицам время для достижения их мишени – тромба – до того, как иммунная система организма распознает их как «захватчиков». Оксид железа был выбран в качестве материала для ядра, потому что исследователи планируют использовать свои наночастицы для магнитно-резонансной томографии, дистанционного управления внешними магнитными полями и для еще большего ускорения растворения кровяного сгустка за счет локального нагрева магнитным полем.

Разрушающий тромб препарат tPA, загруженный в наночастицы, – это тканевый активатор плазминогена, фермент, также (в низких концентрациях) присутствующий в крови. Как правило, небольшой объем концентрированного tPA вводится пациенту выше подтвержденного или предполагаемого тромба. Некоторое количество tPA достигает тромба, но большая его часть в конечном итоге оказывается в других областях циркуляторного русла. Обычно этот препарат применяется медиками в неотложных случаях, однако он может быть опасен для пациентов с повышенным риском развития кровотечения.

«Хотя tPA и подобные препараты могут очень эффективно спасать наших пациентов, этот препарат быстро разрушается в крови, что означает, что для достижения эффективной клинической дозы нам приходится использовать его в больших количествах. Однако его использование создает свои проблемы, увеличивая риск кровотечения. Если кровотечение происходит в мозге, оно может стать фатальным», – объясняет соавтор разработки сердечно-сосудистой хирург Алан Лумсден (Alan Lumsden), MD.

По мнению Лумсдена, вновь разработанные наночастицы решают обе эти проблемы.

«Наночастицы защищают лекарство от организма, давая tPA время для выполнения своей работы», – продолжает ученый. «Но это же позволяет нам использовать меньшее его количество, что снижает риск кровотечения. Мы будем очень рады, если этот метод будет работать на наших пациентах так же феноменально хорошо, как он работает в этих экспериментах».

Чтобы выяснить, где накапливается tPA и сколько времени требуется для разрушения богатых фибрином сгустков, исследователи проверили эффективность созданных ими наночастиц на культурах человеческих тканей. В серии in vivo экспериментов они вводили сгустки крови мышам, инъецировали в кровь животным загруженные tPA наночастицы и с помощью оптического микроскопа наблюдали за растворением тромбов. По сравнению с контролем тромбы разрушились примерно в 100 раз быстрее.

Хотя вводимый пациентам свободный tPA обычно имеет комнатную температуру, ряд исследований показал, что он наиболее эффективен при более высоких температурах (40°С). Это же, очевидно, верно и для tPA, доставляемого наночастицами оксида железа. Под воздействием внешних переменных магнитных полей такие наночастицы нагреваются. Более теплый tPA (42°С) быстрее высвобождается и еще в 10 раз (до 1000) повышает скорость растворения тромба.

«Мы считаем, что сначала, чтобы направить наночастицы к тромбу, можно использовать статическое магнитное поле, а затем переменное поле для повышения эффективности наночастиц в растворении тромбов», – говорит Паоло Декуззи (Paolo Decuzzi), PhD, один из руководителей исследования. «При нагревании сгустка tPA работал лучше».

Следующим шагом в исследованиях будет тестирование безопасности и эффективности новых наночастиц на других животных моделях. Конечная цель – клинические испытания на людях. Кроме того, ученые планируют продолжить изучение возможности использования магнитных полей для направления и нагревания наночастиц.

«Мы настроены оптимистично, так как FDA уже разрешило использование оксида железа в качестве контрастного агента для МРТ», – говорит доктор Декуззи. «И мы не ожидаем, что нам потребуется использовать оксид железа в более высоких, чем одобренные концентрациях. Другие же химические компоненты наночастиц – природные вещества, уже присутствующие в крови».

Оригинальная статья

TPA Immobilization on Iron Oxide Nanocubes and Localized Magnetic Hyperthermia Accelerate Blood Clot Lysis

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (9 votes)
Источник(и):

Houston Methodist Research Institute