Forskere syntetiserer nanopartikel-antioxidanter til behandling af slagtilfælde og rygmarvsskader

Et internationalt videnskabshold har udviklet et innovativt terapeutisk kompleks baseret på flerlags polymer nanostrukturer af superoxiddismutase (SOD). Det nye stof kan bruges til effektivt at rehabilitere patienter efter akutte rygmarvsskader, slagtilfælde, og hjerteanfald.

En af de mest ødelæggende former for traumer på den menneskelige krop er en rygmarvsskade, et alvorligt klinisk problem rundt om i verden. Ud over den direkte skade på nervefibre, efterfølgende problemer som overproduktion af frie radikaler og betændelse udgør også en alvorlig risiko.

Rygmarvsskader, slagtilfælde og hjertestop er forårsaget af påvirkninger, sprængte blodkar og vævsnekrose. Når blodårerne trækker sig sammen eller bliver tilstoppede inde i et organs tilstødende væv, dette fører til hypoxi, en patologisk proces forbundet med iltmangel. Denne faktor blokerer det sidste led i åndedrætskæden på celleniveau og skaber et for stort antal såkaldte frie radikaler eller aktive former for ilt. De, på tur, ødelægge cellulære membraner og igangsætte en sekvens af reaktioner, der beskadiger og ødelægger kroppens celler og væv. Disse komplikationer beskadiger rygmarven yderligere og dræber neuroner, gør det kliniske billede endnu mere kompliceret.

Et internationalt hold af videnskabsmænd fra Rusland og USA, organiseret af Maxim Abakumov, lederen af ​​NUST MISIS Biomedical Nanomaterials Laboratory, har identificeret en løsning på problemet med patologisk dannelse af frie radikaler i tilfælde af rygmarvsskader eller slagtilfælde. Et innovativt terapeutisk kompleks baseret på syntetiserede nanopartikel-antioxidanter vil hjælpe med at skabe et effektivt rehabiliteringssystem. Forskningsresultaterne blev for nylig offentliggjort i Journal of Controlled Release .

En speciel ferment/antioxidant kaldet superoxiddismutase (SOD1) fungerer som et effektivt middel, der naturligt absorberer frie radikaler. Hvis det leveres hurtigt nok til et beskadiget organ, det kan afbøde den stressende oxidationsproces forårsaget af et for stort antal frie radikaler, og dermed stoppe processen med vævsdestruktion. Imidlertid, det er ustabilt i blodbanen under intravenøse injektioner, desintegrerer hurtigt og undlader at neutralisere frie radikaler til tiden.

"For at skabe et stabilt terapeutisk kompleks baseret på SOD1-stoffet, vi udviklede katalytisk aktive former for superoxiddismutase, eller nanozymer. For eksempel, vi opnåede SOD1 poly-ion-komplekset for første gang i historien. Dette kompleks indeholder yderligere poly (aminosyre) blok co-polymerer og PEG/poly-glutamin syre, der fungerer som en overfladebelægning, sagde Maxim Abakumov, projekt medforfatter, Leder af NUST MISIS' biomedicinske nanomaterialelaboratorium.

Dette gjorde det muligt at udvikle en porøs polymerkapsel, der måler mellem 40-50 nanometer. Det fungerer som en genanvendelig fælde, der ikke kun absorberer, men også neutraliserer frie radikaler. "Vi udviklede nanozymer med høje fermentative aktivitetsniveauer, der kan bevare og beskytte SOD1-forbindelser under fysiologiske forhold. Dette øger cirkulationstiden for aktive SOD1-forbindelser inde i blodbanen, sammenlignet med frie SOD1-molekyler. Stoffets halveringstid steg fra seks til 60 minutter, " sagde Abakumov.

Et forskerhold ledet af professor Alexander Kabanov ved University of North Carolina opnåede opmuntrende laboratorieresultater under eksperimentelle tests. En enkelt intravenøs nanozym-injektion indeholdende 5, 000 ækvivalente SOD1-enheder pr. et kilogram kropsvægt fremskyndede genopretningen af ​​kinetiske funktioner hos rotter med moderate rygmarvsskader. Hævelse/ødem blev reduceret, rygmarven trak sig sammen, og posttraumatiske cyster dannes.

Den vellykkede test af SOD1-fermentens nanozymer på gnavere beviser, at den effektivt kan eliminere frie radikaler, reducere hævelse og ødem niveauer, og hurtigere rehabilitere patienter efter rygmarvsskader, slagtilfælde eller hjertestop. Teammedlemmer er indstillet på at lancere prækliniske tests i den nærmeste fremtid.