Nanoteknologer udvikler en tidsindstillet bombe til at bekæmpe hjerte-kar-sygdomme

åreforkalkning, resulterer i en forsnævring af arterierne og udvikling af hjerte-kar-sygdomme, er den førende dødsårsag på verdensplan. Indtil nu, ingen behandling kunne udelukkende målrette mod syge områder, for at øge lægemidlets effektivitet og reducere bivirkninger. For at hjælpe med at bygge bro over denne kløft, en gruppe schweiziske forskere fra UNIGE, HUG og universitetet i Basel har udviklet en veritabel tidsindstillet bombe, ' en behandling, der kan genkende de syge områder og kun behandle dem.

I Schweiz, mere end 20, 000 mennesker (37 % af alle dødsfald) dør af hjerte-kar-sygdomme forårsaget af åreforkalkning hvert år. Behandlingsmuligheder er i øjeblikket tilgængelige for mennesker, der lider af sygdommen, men intet lægemiddel kan kun målrette de syge områder, fører ofte til generaliserede bivirkninger. Intravenøs injektion af en vasodilator (et stof, der udvider blodkarrene), såsom nitroglycerin, udvider både de syge kar og resten af ​​vores arterier. Blodtrykket kan således falde, hvilket ville begrænse den ønskede øgede blodgennemstrømning genereret af vasodilatation af syge kar og nødvendig for eksempel under et hjerteanfald.

For at øge effektiviteten af ​​behandlinger mod åreforkalkning og for at reducere bivirkninger, et team af forskere fra UNIGE, HUG og University of Basel har udviklet nanocontainere, der har evnen til at frigive deres vasodilatorindhold udelukkende til syge områder.

Nanoteknologi i medicin

Selvom der ikke er identificeret nogen biomarkør, der er specifik for åreforkalkning, der er et fysisk fænomen forbundet med stenose (forsnævring af blodkar), kendt som shear stress. Denne kraft stammer fra udsving i blodgennemstrømningen induceret af indsnævring af arterien og løber parallelt med blodstrømmen. Det er ved at gøre brug af dette fænomen, at forskerholdet har udviklet en veritabel "tidsindstillet bombe", en nanobeholder, som under pres fra forskydningsspændingen i forsnævrede arterier, vil frigive dets vasodilatorindhold.

Ved at omarrangere strukturen af ​​visse molekyler (phospholipider) i klassiske nanocontainere såsom liposom, videnskabsmænd var i stand til at give dem en linseformet form i modsætning til den normale sfæriske form. I form af en linse, nanobeholderen bevæger sig derefter gennem de raske arterier uden at gå i stykker. Denne nye nanocontainer er perfekt stabil, undtagen når de udsættes for forskydningsspændingen fra forsnævrede arterier. Og det er netop hensigten med dette teknologiske fremskridt. Det vasodilatoriske indhold distribueres kun til de stenotiske arterier, øger behandlingens effektivitet betydeligt og reducerer bivirkninger. "Kort om, vi udnyttede et tidligere uudforsket aspekt af en eksisterende teknologi. Denne forskning giver nye perspektiver i behandlingen af ​​patienter med hjerte-kar-sygdomme, " forklarer Andreas Zumbuehl fra Institut for Organisk Kemi på UNIGE.

"Nanomedicin er en disciplin, der udspringer af almen nanovidenskab, men som orienterer sig mod medicinsk forskning. Det tværfaglige samarbejde mellem kemi, fysik, grundlæggende videnskab og klinisk medicin i et yderst teknisk miljø kan føre til en ny æra af forskning, " fastslår Till Saxer fra Cardiology and General Intern Medicine Departments på HUG.

"Nano-komponenten er til stede i alle discipliner, men det mest interessante aspekt af nanomedicin er dets overblik, der tillader udvikling af kliniske produkter, der integrerer dette globale medicinske synspunkt fra den tidligste start af forskningsprojekter, " siger Bert Müller, Direktør for Biomaterials Science Center (BMC) i Basel.

Når kemien blander sig

Hvordan lykkedes det forskerne at ændre formen på nanobeholderne, så de ligner en linse? Ved at omarrangere strukturen af ​​molekyler, kemikere ved UNIGE erstattede esterbindingen, der forbinder de to dele af fosfolipidet (hoved og hale), med en amidbinding, en organisk forbindelse, der fremmer interaktion mellem fosfolipider. Når de er blevet ændret, molekylerne hydreres og opvarmes derefter til en flydende kugle, som vil slappe af for at størkne i form af en linse ved afkøling.

Forskerne modellerede derefter det kardiovaskulære system ved hjælp af polymerrør blokeret i varierende grad for at repræsentere sunde og stenotiske arterier. Næste, en kunstig ekstrakardial pumpe blev forbundet til disse arterier for at reproducere forskydningsspændingen induceret af indsnævringen af ​​karrene. Nanobeholderen blev sprøjtet ind i systemet, og prøver blev taget fra både raske og stenoserede områder. Det viser sig, at det aktive stof er fundet i højere koncentrationer i syge områder end i ikke-syge områder, og at koncentrationerne der var væsentligt større, end hvis stoffet var fordelt på en homogen måde.