En nanopartikel gør dobbelt pligt, billeddannelse og behandling af åreforkalkning

Åreforkalkning, en sygdom, hvor plak ophobes inde i arterierne, er en produktiv og usynlig morder, men det kan snart miste sin evne til at gemme sig i kroppen og skabe ravage. Forskere har nu udviklet en nanopartikel, der funktionelt efterligner naturens eget high-density lipoprotein (HDL). Nanopartiklen kan samtidig lyse op og behandle aterosklerotiske plaketter, der tilstopper arterier. Terapi med denne tilgang kan en dag hjælpe med at forhindre dødelige hjerteanfald og slagtilfælde.

Forskerne præsenterer deres arbejde i dag på det 251. nationale møde og udstilling af American Chemical Society (ACS). ACS, verdens største videnskabelige samfund, holder mødet her til og med torsdag.

"Andre forskere har vist, at hvis du isolerer HDL -komponenter fra doneret blod, rekonstituer dem og injicer dem i dyr, der synes at være en terapeutisk effekt, "siger Shanta Dhar, Ph.d. "Imidlertid, med donorers blod, der er mulighed for immunologisk afvisning. Denne teknologi lider også af større udfordringer. Vores motivation var at undgå immunogene faktorer ved at lave en syntetisk nanopartikel, der funktionelt kan efterligne HDL. På samme tid, vi ønskede en måde at lokalisere de syntetiske partikler på. "

Nuværende detektionsstrategier formår ofte ikke at identificere farlige plaketter, som kan tilstoppe arterier over tid eller bryde af fra arterievæggene og blokere blodgennemstrømningen, forårsager et hjerteanfald eller slagtilfælde. Magnetic resonance imaging (MRI) tilbyder en potentiel tilgang til plaque visualisering, men kræver brug af et kontrastmiddel for tydeligt at vise de aterosklerotiske plaketter. Men potentialet for skadelige immunreaktioner eksisterer stadig ved brug af donor-afledt HDL.

Ud over billeddannelse, der er et terapeutisk aspekt ved brug af HDL. HDL er almindeligt kendt som "godt" kolesterol på grund af dets evne til at trække lipoprotein med lav densitet, eller "dårligt" kolesterol, ud af plaketter. Denne proces krymper plaketterne, gør dem mindre tilbøjelige til at tilstoppe arterier eller bryde fra hinanden.

For samtidig at identificere og behandle åreforkalkning uden at udløse et immunrespons, Dhar og Bhabatosh Banik, Ph.d., en postdoktor i hendes laboratorium, oprettet en MR-aktiv HDL-efterligning. Forskerne, der er på University of Georgia, Athen, havde tidligere bygget syntetiske HDL -partikler uden kontrastmiddel. Disse partikler sænkede niveauer af totalt kolesterol og triglycerider i mus.

"Den centrale udfordring, derefter, var ved at designe kontrastmidlet, "Banik siger." Det tog tid at finde ud af den optimale lipofilihed og opløselighed. "Kontrastmidlet, jernoxid, skal indkapsles i den syntetiske lipopartikels hydrofobe kerne for at give det lysest mulige signal. Til sidst, forskerne ramte den rigtige kemiske kombination - jernoxid med en fed overfladebelægning - for optimal indkapsling af partikler. De visualiserede med succes kontrastmidlet ved hjælp af MR i cellestudier.

Forskerne anvender deres syntetiske nanopartikel til at skelne mellem ustabile plader og stationære. At gøre dette, Dhar målrettede de nye MR-aktive HDL-efterligninger til makrofager, som er hvide blodlegemer, der, sammen med lipider og kolesterol, danne aterosklerotiske plaketter.

Forskerne målrettede makrofager ved at dekorere nanopartiklernes overflader med et molekyle, der selektivt binder sig til makrofager. Teamet observerede, at nanopartiklerne blev opslugt af disse hvide blodlegemer. "Derefter, da makrofagerne sprængte, hvilket er et tegn på en ustabil plak, cellerne spytter nanopartiklerne ud, får MR -signalet til at ændre sig på en påviselig måde, "Siger Banik.

Dhar siger, at hendes laboratorium nu bruger MR til at undersøge, hvor godt partiklerne lyser op og behandler plak hos dyr, og hun håber at begynde kliniske forsøg inden for to år.