Magnetisk kontrollerede nanopartikler forbedrer slagtilfældebehandling

(Phys.org) – Forskere ved University of Georgia og deres samarbejdspartnere har udviklet en ny teknik til at forbedre slagtilfældebehandling, der bruger magnetisk kontrollerede nanomotorer til hurtigt at transportere et koagelsprængende lægemiddel til potentielt livstruende blokeringer i blodkar.

Det eneste lægemiddel, der i øjeblikket er godkendt til behandling af akut slagtilfælde - rekombinant vævsplasminogenaktivator, eller t-PA - administreres intravenøst ​​til patienter efter de første symptomer på iskæmisk slagtilfælde. Proteinet i lægemidlet opløser blodpropper, der forårsager slagtilfælde og andre kardiovaskulære problemer, som lungeemboli og hjerteanfald.

"Vores teknologi bruger magnetiske nanorods, der når det injiceres i blodbanen og aktiveres med roterende magneter, fungere som omrøringsstænger til at drive t-PA til stedet for koagel, " sagde Yiping Zhao, medforfatter til et papir, der beskriver resultaterne i ACS Nano og professor i fysik ved UGA's Franklin College of Arts and Sciences. "Vores foreløbige resultater viser, at nedbrydningen af ​​blodpropper kan forstærkes op til det dobbelte sammenlignet med behandling med t-PA alene."

Ved at samarbejde med deres medicinske partnere, forskerne testede deres tilgang i mus, der efterligner blodpropper hos mennesker. Når først en koagel blev dannet, de injicerede en blanding af t-PA og et lille antal magnetiske nanorods kun 300 nanometer i diameter. Til sammenligning, et enkelt menneskehår er omkring 80, 000 til 100, 000 nanometer bred.

Når man kommer ind i blodbanen, nanoroderne aktiveres af to roterende magneter, som får de specialdesignede partikler til at rotere ikke ulig en række små blæsere, at skubbe lægemidlet til stedet for koaguleringen.

Slagtilfælde er den anden hyppigste dødsårsag på verdensplan, ifølge Verdenssundhedsorganisationen, mens Centers for Disease Control and Prevention vurderer, at en amerikaner dør af slagtilfælde hvert fjerde minut.

"Vi har at gøre med en enorm population af patienter, som har desperat brug for nye behandlinger, " sagde Leidong Mao, paper medforfatter og lektor i UGA's College of Engineering.

En af de væsentligste risici ved t-PA-behandling er ukontrolleret blødning. Selvom stoffet med succes kan opløse farlige blodpropper, det forhindrer også midlertidigt dannelsen af ​​blodpropper i hele kroppen, gør patienterne sårbare over for blødninger.

"Vi ønsker at forbedre effektiviteten af ​​dette lægemiddel, fordi for meget af det kan føre til alvorlige blødningsproblemer, " sagde Rui Cheng, papir medforfatter og kandidatstuderende i UGA's College of Engineering. "Denne tilgang kan en dag give læger mulighed for at bruge mindre af stoffet, men med samme eller forbedret effektivitet."

Forskerholdet planlægger at fortsætte sin undersøgelse ved hjælp af nanorods lavet af nye materialer, der er mere kompatible med den menneskelige krop, men de advarer om, at disse resultater er foreløbige, og der skal laves mere forskning for at perfektionere teknikken.

"Vi ønsker også at udvikle en kemimodel for at illustrere forholdet mellem koagelopløsningshastighed og andre eksperimentelle parametre, " sagde Weijie Huang, kandidatstuderende i fysik på UGA.

"Med videre udvikling, vi mener, at dette kunne være et vigtigt skridt til bedre behandling af blodpropper i små blodkar, " sagde Zhao. "Vores team arbejder allerede på nye tilgange til at tage dette gennemprøvede koncept videre."

Andre forfattere på papiret inkluderer Lijie Huang og Kunlin Jin, University of North Texas Health Science Center; Bo Yang, University of Texas; og Qichuan ZhuGe, Wenzhou Medical University.

For en fuld version af papiret i ACS Nano, se pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nn5029955.