Nye nanopartikler gør blodpropper synlige

I næsten to årtier, kardiologer har søgt efter måder at se farlige blodpropper, før de forårsager hjerteanfald.

Nu, forskere ved Washington University School of Medicine i St. Louis rapporterer, at de har designet nanopartikler, der finder blodpropper og gør dem synlige for en ny form for røntgenteknologi.

Ifølge Gregory Lanza, MD, PhD, en kardiolog ved Washington University ved Barnes-Jewish Hospital, disse nanopartikler vil tage gætværket ud af at beslutte, om en person, der kommer til hospitalet med brystsmerter, faktisk har et hjerteanfald.

"Hvert år, millioner af mennesker kommer til skadestuen med brystsmerter. For nogle af dem, vi ved, at det ikke er deres hjerte. Men for de fleste, vi er ikke sikre, " siger Lanza, en professor i medicin. Når der er tvivl, patienten skal indlægges på hospitalet og gennemgå tests for at udelukke eller bekræfte et hjerteanfald.

"Disse tests koster penge, og de tager tid, "Siger Lanza.

I stedet for en overnatning for at sikre, at patienten er stabil, denne nye teknologi kunne afsløre placeringen af ​​en blodprop i løbet af få timer.

Spektral CT

Nanopartiklerne er designet til at blive brugt sammen med en ny type CT-scanner, der er i stand til at "se" metaller i farver. Den nye teknologi, kaldet spektral CT, bruger hele spektret af røntgenstrålen til at differentiere objekter, der ikke kunne skelnes med en almindelig CT-scanner, der kun ser sort og hvid.

Lanza siger, at den nye scanner udnytter den samme fysik, som astronomer bruger til at se på lyset fra en stjerne og fortælle, hvilke metaller den indeholder.

"De ser på røntgenspektret, og røntgenspektret fortæller dem, hvilke metaller der er, " siger han. "Det er præcis, hvad vi gør."

Bismuth nanopartikler

I dette tilfælde, det pågældende metal er bismuth. Dipanjan Pan, PhD, forskningsassistent i medicin, designet en nanopartikel, der indeholder nok vismut til, at den kan ses af den spektrale CT-scanner.

"Hver nanopartikel bærer en million atomer af vismut, " siger Lanza. Da CT er en relativt ufølsom billedbehandlingsteknik, denne store mængde metal er nødvendig for, at partiklerne er synlige for scanneren.

Men bismuth er et giftigt tungmetal, siger Pan. Det kan ikke injiceres i kroppen alene. I stedet, Pan brugte en forbindelse lavet af bismuthatomer knyttet til fedtsyrekæder, som ikke kan skilles ad i kroppen. Han opløste derefter denne forbindelse i et vaskemiddel og indkapslede blandingen i en fosfolipidmembran. Ligesom oliedråber suspenderet i en rystet vinaigrette, disse partikler samler sig selv med vismutforbindelsen i kernen.

Som Pan viste i en musemodel, nanopartiklernes design gør det også muligt for kroppen at bryde dem ad og frigive den indre vismutforbindelse i en sikker form.

Når nanopartiklerne bar nok vismut til at være synlige for scanneren, Pan tilføjede et molekyle til partiklernes overflade, der opsøger et protein kaldet fibrin. Fibrin er almindeligt i blodpropper, men findes ikke andre steder i vaskulaturen.

"Hvis du får et hjerteanfald, slimhinden i din kranspulsår er brudt, og der dannes en blodprop for at reparere den, " siger Lanza. "Men den blodprop er begyndt at indsnævre karret, så blodet ikke kan komme forbi. Nu har vi en nanopartikel, der vil se den blodprop. "

Et spektral CT -billede med vismut -nanopartikler målrettet fibrin vil give de samme oplysninger som et traditionelt sort -hvidt CT -billede, men fibrinen i alle blodpropper vil vise sig i en farve, såsom gul eller grøn, løse problemet med calciuminterferens, der er almindeligt for traditionelle CT -scannere.

Den spektrale CT-scanner, der blev brugt i denne undersøgelse, er stadig et prototypeinstrument, udviklet af Philips Research i Hamborg, Tyskland. Nanopartiklerne er kun blevet testet i kaniner og andre dyremodeller, men tidlige resultater viser succes med at skelne blodpropper fra calciuminterferens.

Redder liv

Mere end blot at bekræfte et hjerteanfald, de nye nanopartikler og spektral CT-scanner kan vise en koagulations nøjagtige placering.

I dag, selvom læger fastslår, at patienten får et hjerteanfald, de kan ikke lokalisere blodproppen uden at indlægge patienten i hjertekateteriseringslaboratoriet, indsætte et farvestof og lede efter smalle plakfyldte arterier, de kunne åbne med stents. Men Lanza siger, at det at lede efter smalle arterier ikke løser alle problemerne.

"Dem, der har meget smalle åbninger, er ikke de bekymrende, " siger Lanza. "Vi finder dem i hjertekateteriseringslaboratoriet, og vi åbner dem."

Det, der er bekymrende, er, når blodet frit kan strømme gennem arterierne, men der er ustabil plak på arterievæggen, hvad Lanza kalder "sygdom af moderat grad."

"De fleste menneskers hjerteanfald eller slagtilfælde er af moderat grad af sygdom, der brækker af og pludselig blokerer en arterie, "Lanza siger." Det er, hvad der skete med NBC -nyhedsmanden Tim Russert. Du har brug for noget, der fortæller dig, at der er sprængt plak, selv når karret ikke er særlig smalt."

Da denne nanopartikel finder og klæber til fibrin i karrene, det ville give læger mulighed for at se problemer, som tidligere var svære eller umulige at opdage.

Med denne billedbehandlingsteknik, Lanza forudsiger nye tilgange til behandling af koronar sygdom. Ustabil plak, der ikke begrænser meget blodgennemstrømning, kræver ikke en dyr stent for at holde karret åbent. I stedet, Lanza forudser teknologier, der kan virke som plaster, forsegling af svage pletter i karvæggene.

"I dag, du ved ikke, hvor du skal binde plasteret, " siger Lanza. "Men spektral CT-billeddannelse med bismuthnanopartikler ville vise den nøjagtige placering af blodpropper i karrene, gør det muligt at forhindre det farlige brud på ustabil plak. "