Магнітні наночастинки розчиняють тромби в 1000 разів швидше, ніж всі відомі засоби

Вчені з Х’юстонського методистського науково-дослідного інституту (Houston Methodist Research Institute) завантажили магнітні наночастинки лікарськими препаратами і одягли їх у біохімічний камуфляж. Як показали експерименти, такі наночастинки можуть руйнувати тромби в 100-1000 разів швидше, ніж це роблять всі використовувані на сьогодні методи.

У нових наночастинках ядро з оксиду заліза
(червоні квадратики) «обгорнуте» білком
альбуміном (сірий) і препаратом-антикоагулянтом
tPA (зелений). Розмір кубиків оксиду заліза
близько 20 нанометрів. (Фото: Decuzzi laboratory)

Ця розробка, описана в статті в журналі Advanced Functional Materials, заснована на експериментах з людською кров’ю і з моделями тромбоутворення, відтвореними у мишей. Якщо ця система доставки підтвердить свою ефективність планованих клінічних випробуваннях, вона стане найпотужнішим засобом запобігання інсульту, інфаркту міокарда, легеневої емболії та інших захворювань, які можуть завдати серйозне пошкодження тканин і нерідко є причиною смерті.

Наночастинки розроблені таким чином, що їх можна сконцентрувати у кров’яного згустку, що означає, що вони можуть швидко доставити партію» одного з найбільш часто використовуваних антикоагулянтів – tPA – туди, де це найбільше необхідно.

Вчені покрили наночастинки оксиду заліза альбуміном, білком, природно присутнім в крові. Альбумін забезпечує свого роду камуфляж, що дає завантаженим наночасткам час для досягнення їх мішені – тромбу – до того, як імунна система організму розпізнає їх як «загарбників». Оксид заліза був обраний в якості матеріалу для ядра, тому що дослідники планують використовувати наночастинки для магнітно-резонансної томографії, дистанційного керування зовнішніми магнітними полями і для ще більшого прискорення розчинення кров’яного згустку за рахунок локального нагріву магнітним полем.

Руйнує тромб препарат tPA, завантажений у наночастинки, – це тканинний активатор плазміногену, фермент, що також (у низьких концентраціях) присутній в крові. Як правило, невеликий обсяг концентрованого tPA вводиться пацієнту вище підтвердженого або передбачуваного тромбу. Деяка кількість tPA досягає тромбу, але більша його частина в кінцевому підсумку виявляється в інших областях циркуляторного русла. Зазвичай цей препарат застосовується медиками у невідкладних випадках, однак він може бути небезпечним для пацієнтів з підвищеним ризиком розвитку кровотечі.

«Хоча tPA і подібні препарати можуть дуже ефективно рятувати наших пацієнтів, цей препарат швидко руйнується в крові, що означає, що для досягнення ефективної клінічної дози нам доводиться використовувати його у великих кількостях. Проте його використання створює свої проблеми, збільшуючи ризик кровотечі. Якщо кровотеча відбувається у мозку, воно може стати фатальним», – пояснює співавтор розробки серцево-судинної хірург Алан Лумсден (Alan Lumsden), MD.

На думку Лумсдена, знову розроблені наночастинки вирішують обидві ці проблеми.

«Наночастинки захищають ліки від організму, даючи tPA час для виконання своєї роботи», – продовжує вчений. «Але це ж дозволяє нам використовувати меншу його кількість, що знижує ризик кровотечі. Ми будемо дуже раді, якщо цей метод буде працювати на наших пацієнтів так само феноменально добре, як він працює в цих експериментах».

Щоб з’ясувати, де накопичується tPA і скільки часу потрібно для руйнування багатих фібрином згустків, дослідники перевірили ефективність створених ними наночастинок на культурах людських тканин. У серії експериментів in vivo вони вводили згустки крові мишей, ін’єктували в кров тварин завантажені tPA наночастинки і з допомогою оптичного мікроскопа спостерігали за розчиненням тромбів. Порівняно з контролем тромби зруйнувалися приблизно в 100 разів швидше.

Хоча вводиться пацієнтам вільний tPA зазвичай має кімнатну температуру, ряд досліджень показав, що він найбільш ефективний при більш високих температурах (40°С). Це ж, очевидно, вірно і для tPA, що доставляється наночастинками оксиду заліза. Під впливом зовнішніх змінних магнітних полів такі наночастки, що нагріваються. Більш теплий tPA (42°С) швидше вивільняється і ще в 10 разів (до 1000) підвищує швидкість розчинення тромбу.

«Ми вважаємо, що спочатку, щоб направити наночастинки до тромбу, можна використовувати статичне магнітне поле, а потім змінне поле для підвищення ефективності наночастинок в розчинення тромбів», – говорить Паоло Декуззи (Paolo Decuzzi), PhD, один з керівників дослідження. «При нагріванні згустку tPA працював краще».

Наступним кроком в дослідженнях буде тестування безпеки та ефективності нових наночастинок на інших тваринних моделях. Кінцева мета – клінічні випробування на людях. Крім того, вчені планують продовжити вивчення можливості використання магнітних полів для направлення і нагрівання наночастинок.

«Ми налаштовані оптимістично, так як FDA вже дозволив використання оксиду заліза в якості контрастного агента для МРТ», – говорить доктор Декуззи. «І ми не очікуємо, що нам потрібно використовувати оксид заліза в більш високих, ніж схвалені концентраціях. Інші ж хімічні компоненти наночастинок – природні речовини, які вже присутні в крові».

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *