Magnetiske nanopartikler hjælper med at stoppe indre blødninger 15 gange mere effektivt

Forskere fra ITMO University har fundet en måde til effektivt at stoppe indre blødninger via magnetisk drevne nanopartikler, der indeholder thrombin. Et lægemiddel baseret på disse nanopartikler kan injiceres intravenøst ​​og leveres direkte til stedet for en vaskulær skade. Det kan fremskynde lokal koageldannelse og reducere det samlede blodtab med 15 gange. Nanopartiklerne er ikke giftige for mennesker og kan potentielt bruges til sikker behandling. Resultaterne blev offentliggjort i Videnskabelige rapporter .

Indre blødninger er en alvorlig medicinsk nødsituation. Det kan være forårsaget af adskillige medicinske tilstande såsom traumer eller kroniske sygdomme, og det forekommer i forskellige kropsdele, herunder hjernen eller maven. Alligevel er prognosen for de fleste tilfælde ret pessimistisk, da indre blødninger normalt forårsager hæmatomer, organdysfunktion og massivt blodtab. For eksempel, gastrointestinal blødning blev for nylig anslået til at udgøre op til 20, 000 dødsfald kun i USA.

Den eneste mulige måde at undgå disse farer på er at give en ordentlig og hurtig medicinsk behandling. Selvom der er flere lægemidler, der kan stoppe alvorligt blodtab, ingen af ​​dem kan hjælpe helt uden kirurgisk indgreb. I et forsøg på at stoppe blødningen mere effektivt, forskere er ved at udvikle lægemidler, der kan anvendes ved hjælp af en simpel injektion. Hovedproblemet med sådanne lægemidler er, at midlet kun skal starte koageldannelse på stedet for karskade i stedet for at påvirke hele karsystemet.

I en ny undersøgelse, forskere fra ITMO University foreslog at bruge magnetdrevne nanopartikler til at løse dette problem. Partiklerne består af to nøglekomponenter. Den første er trombin, et enzym, der er ansvarlig for blodkoagulation. Det interagerer med proteinet kaldet fibrinogen og udløser koageldannelse for at blokere det beskadigede kar. Thrombinet er pakket ind i en speciel porøs matrix lavet af magnetit. Dette mineral er den anden hovedingrediens og giver mulighed for præcis kontrol af bevægelsen af ​​partikler inde i kroppen ved hjælp af et eksternt magnetfelt.

Magnetiske nanopartikler med trombin har lav aktivitet og forårsager ikke blodpropper, hvis de er jævnt fordelt i blodkarrene. Derfor er det muligt at injicere en opløsning af partikler intravenøst ​​og lokalisere dem efter behov ved hjælp af en magnet. Når patienten får en ekstra portion fibrinogen, trombinpartikler omkring skadestedet interagerer med det, og blødningen stopper hurtigere.

"Vi testede nanopartiklernes effektivitet på humane blodplasmaprøver og en speciel karmodel, " siger Andrey Drozdov, medlem af SCAMT Laboratory ved ITMO University. "Efter de første eksperimenter med plasma, vi fandt ud af, at thrombin i vores nanopartikler er mindre aktivt sammenlignet med dens frie variant. Alligevel fortsatte vi med testene og kørte yderligere eksperimenter på en model af blodbanen. Vi var i stand til at observere, hvordan nanopartikler opfører sig, når fartøjet er beskadiget. Det viste sig, at magnetisk lokalisering kompenserer for lavere aktivitet. Nanopartikler reducerer koagulationstiden med 6,5 gange og kan reducere det samlede blodtab med 15 gange."

"Det er ikke let at syntetisere disse nanopartikler, " siger leder af laboratoriet Vladimir Vinogradov. "Det er vigtigt at holde deres størrelse nede på 200 nanometer; ellers vil de ikke være egnede til injektion. Ud over, milde synteseforhold er påkrævet, så thrombinmolekylet ikke nedbrydes og mister sin aktivitet fuldstændigt. Endelig, vi kunne kun bruge biokompatible komponenter. Vi kontrollerede toksiciteten af ​​vores partikler med menneskelige celler og sikrede os, at de er helt sikre selv under længere tids eksponering."

Dette arbejde er en del af et større projekt, der sigter mod at skabe hybride nanomaterialebaserede hæmostatiske lægemidler. Forskere planlægger i øjeblikket at teste stoffet baseret på det opnåede materiale på dyremodeller og, i tilfælde af succes, køre kliniske forsøg. Forskere håber at skabe et nanopartikelbaseret hæmostasesystem, der hurtigt og effektivt vil kunne stoppe indre blødninger.