Blodprop-sprængende nanokapsler kan reducere eksisterende behandlingsbivirkninger

Testet på menneskeblod i laboratoriet, de selektive nanokapsler kan reducere bivirkningerne af et større blodpropopløsende lægemiddel, som omfatter blødning på hjernen. Hvis det bekræftes med dyreforsøg, nanokapslerne kunne også gøre lægemidlet mere effektivt ved lavere doser.

Blodpropper, også kendt som tromber, er en nøgleårsag til slagtilfælde og hjerteanfald, som er førende årsager til dødsfald og dårligt helbred på verdensplan. De kan behandles med et blodpropopløsende lægemiddel kaldet vævsplasminogenaktivator (tPA), som forstyrrer blodpropper for at rense det blokerede blodkar og genetablere blodgennemstrømningen.

Imidlertid, tPA kan forårsage livstruende blødning uden for mål, og varer kun et par minutter i cirkulation, kræver så ofte gentagne doser, hvilket yderligere øger risikoen for blødning. Følgelig, det bruges kun til et mindretal af potentielt kvalificerede patienter.

Nu, forskere ved Imperial College London har fundet ud af, at ved at indkapsle tPA i nydesignede små kapsler, den kan målrettes mere specifikt mod skadelige blodpropper med øget cirkulationstid. De designede nanokapslerne til at binde sig til aktiverede blodplader i tromber, frigør tPA nyttelasten og opløs koagler.

Hovedforfatter Dr. Rongjun Chen fra Imperial's Department of Chemical Engineering sagde:"tPA har et snævert vindue mellem ønsket effekt og bivirkninger, så vi har pakket det ind i en pakke, der udvider dette terapeutiske vindue og minimerer den nødvendige dosis. Vores resultater er spændende, men dyre- og kliniske undersøgelser er nødvendige for validering."

Blodpropper er lavet af blodlegemer kaldet blodplader, som binder sammen, når de aktiveres. Disse blodplader holdes sammen med proteiner kaldet fibrinogen, som binder sig til aktiverede blodplader og danner 'broer' mellem dem. Den nye nanokapsel, kaldet tPA-cRGD-PEG-NV, efterligner fibrinogen, så det opsøger blodpropper i blodkarrene.

Forskerne testede dette på sundt menneskeblod under begge statiske forhold, hvor stadig blod blev testet i petriskåle, og fysiologiske strømningsbetingelser i et simuleret blodkar. For at teste strømningsforhold, de designede en computermodel til at simulere, hvordan den indkapslede tPA kunne virke i cirkulerende blod.

De fandt ud af, at nanokapslerne var meget selektive i binding til aktiverede blodplader, og at den tid, det tog at opløse blodpropper, svarede til den med uindkapslet tPA.

Medkorresponderende forfatter professor Xiao Yun Xu fra Imperials afdeling for kemiteknik sagde:"Vi kombinerede eksperimentelt og beregningsmæssigt arbejde for at karakterisere denne nanokapsel. For at bygge vores computermodel havde vi brug for en mekanistisk forståelse af samspillet mellem de fysiske og biokemiske processer af blodpropp. opløses. Modellen kan være meget nyttig i dyre- og kliniske forsøg med denne potentielle nanomedicin, samt at forudsige optimal dosering til patienter."

Den specialbyggede computermodel var i stand til at simulere nanokapseltransport til koagelstedet, dets frigivelse af tPA, og dets opløsning af blodpropper. Professor Xu tilføjede:"Vores simulering illustrerede potentialet i at forudsige resultatet af blodpropbehandlinger i klinisk relevante scenarier."

Medforfatter professor Simon Thom fra Imperial's National Heart and Lung Institute sagde:"Vi har fundet en måde at gøre et blodprop-sprængende lægemiddel mere præcist målrettet, potentielt øge effektiviteten og reducere katastrofale bivirkninger. Dette lovende arbejde demonstrerer aktiviteten af ​​nano-indkapslet tPA i laboratoriemiljøer og baner vejen for sikrere levering af lægemidler med ellers skadelige bivirkninger. Forskning er nu nødvendig i hele organismer for at bestemme kapslens effektivitet i et mere realistisk miljø."

Dernæst vil forskerne teste det indkapslede tPA i dyr for at se, hvordan det fungerer i hele organismer, især for at øge cirkulationstiden og kontrollere computermodellens evne til at forudsige koagelsprængning i en realistisk indstilling. Dr. Chen tilføjede:"Når den er fuldt valideret, de selektive nanokapsler og computermodellen kunne tjene som kraftfulde platforme til at udvikle blodpropper nanomedicin."

Undersøgelsen er publiceret i Videnskabens fremskridt .