Магнитные наночастицы справляются с тромбами в рекордно короткие сроки
Исследователи Методистской клиники Хьюстона утверждают, что разработанные ими магнитные наночастицы, нагруженные лекарственными препаратами и замаскированные с помощью биохимического «камуфляжа», разрушают кровяные тромбы в 100-1 000 раз быстрее, чем традиционно применяемые для этого подходы.
Эти результаты получены в экспериментах на крови человека и мышиных моделях. Последующее подтверждение эффективности подхода в клинических исследованиях может означать прорыв в профилактике инсультов, инфарктов миокарда, эмболии легочной артерии и других опасных для жизни ситуаций, при которых кровяные тромбы могут приводить к тяжелым повреждениям тканей и гибели пациентов.
Каждая наночастица представляет собой ядро из оксида железа (красные квадраты), на поверхность которого нанесены альбумин (серого цвета) и противосвертывающий препарат tPA (tissue plasminogen activator, тканевой активатор плазминогена), зеленого цвета. Размер стороны кубика из оксида железа составляет примерно 20 нм.
Разработчики нанесли на поверхность наночастиц из оксида железа белок крови альбумин в качестве своего рода маскировки, дающей наночастицам время на то, чтобы найти свою мишень – кровяной тромб – до того, как иммунная система распознает их как чужеродные объекты. Оксид железа был выбран в качестве материала ядра по ряду причин: возможности применения в комплексе с магнитно-резонансной томографией, дистанционного управления с помощью внешних магнитных полей и дополнительного ускорения разрушения тромбов за счет локального нагрева при воздействии магнитного поля.
Активатор тканевого плазминогена – это фермент, в норме содержащийся в крови человека в низких концентрациях. Обычно небольшая доза активатора тканевого плазминогена вводится в кровеносный сосуд пациента с инсультом «выше по течению» подозреваемого или подтвержденного тромба. В результате только часть препарата достигает своей мишени, тогда как значительная его доля может перемещаться далее с током крови, минуя тромб. tPA обычно применяется только в критических ситуациях, так как его введение очень опасно для предрасположенных к кровотечениям пациентов.
Использование tPA в комплексе с наночастицами не только предоставляет препарату достаточное количество времени для того, чтобы оказать свое действие, но и одновременно позволяет уменьшить его дозировку, значительно снижая вероятность кровотечений.
Сначала разработчики протестировали способность своих наночастиц находить тромб и разрушать его культурах клеток крови человека. После этого они провели серию экспериментов на мышиных моделях. В кровоток мышей, в сосудах которых был предварительно вызван тромбоз, вводили нагруженные tPA наночастицы. За запускаемым ими процессом растворения тромбов наблюдали с помощью оптической микроскопии. Согласно полученным результатам, наночастицы ускоряли этот процесс в 100 раз по сравнению с происходящим в сосудах животных группы контроля.
Несмотря на то, что tPA обычно вводится при комнатной температуре, существуют данные, согласно которым его эффективность значительно увеличивается при повышении температуры до 40о С. Исследователи решили использовать этот феномен и воздействовали на наночастицы внешними переменными магнитными полями. В результате разогрева до 42о С происходило более быстрое высвобождение tPA, что увеличило скорость растворения тромбов еще в 10 раз (в 1 000 раз выше, чем в группе контроля).
В ближайшем будущем авторы планируют протестировать безопасность и эффективность разрушающих тромбы наночастиц на других животных моделях и со временем провести клинические исследования своего метода. Они также планируют проработать различные варианты использования магнитных полей для направления движения и разогрева наночастиц.
В целом исследователи весьма оптимистичны в отношении разработанного ими подхода, так как Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) уже одобрило применение оксида железа в качестве контрастного агента при проведении магнитно-резонансной томографии. Остальные компоненты нанопрепарата не нуждаются в одобрении, так как представляют собой входящие в состав крови природные соединения.
Статья Eszter Voros et al. TPA Immobilization on Iron Oxide Nanocubes and Localized Magnetic Hyperthermia Accelerate Blood Clot Lysis опубликована в журнале Advanced Functional Materials.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Houston Methodist via Newswise:
Magnetic Nanoparticles Could Stop Blood Clot-Caused Strokes.
24.02.2015