Undersøgelse afslører lovende teknologi til sepsisbehandling ved hjælp af funktionelle magnetiske nanoclusters

Et forskerhold har introduceret en ny teknologi, der er i stand til at fjerne inflammationsudløsende stoffer i ekstrakorporalt blod. Holdet, ledet af professorerne Joo Hun Kang og Jinmyoung Joo i Institut for Biomedicinsk Teknik ved UNIST, i samarbejde med professor Jae Hyuk Lee fra Seoul National University Bundang Hospital, forventer, at denne innovation vil åbne muligheder for sepsisbehandling ved at demonstrere fremragende terapeutiske effekter under forhold svarende til de faktiske patienters.

I deres undersøgelse, offentliggjort i Small Methods , præsenterede holdet en klinisk anvendelig magnetisk ekstrakorporal blodrensningsanordning, der anvender magnetiske nanopartikler (MNP'er) omsluttet af nanovesikler afledt af røde blodlegemer (RBC-MNV'er).

Ved at bruge superparamagnetiske nanoclusters (SPNC'er) er den nye metode i stand til hurtigt og effektivt at fjerne patogene og patogen-relaterede stoffer, der forårsager sepsis. Deres resultater fra prækliniske eksperimenter validerede også den kliniske anvendelighed af deres SPNC-baserede blodrensningsmetode ved at behandle dødeligt inficerede bakteriemiske modelsvin, der har lignende fysiologiske egenskaber som mennesker.

"Vores undersøgelse fremhæver den betydelige reduktion af sygdomsfremkaldende stoffer i både blodet og større organer, såvel som forbedring af hæmodynamiske og hæmatologiske parametre, efterfulgt af bevarelse og genoprettelse af vigtige organfunktioner," bemærkede professor Kang.

"Ydermere var det muligt effektivt at fjerne en bred vifte af patogener og inflammatoriske stoffer i blodet og større organer uden forudgående diagnose, hvilket førte til en banebrydende behandlingseffekt."

Sepsis er en systemisk unormal inflammatorisk reaktion på infektion, som får immunsystemet til at angribe væv og fører til betændelse og potentiel organskade. Men der er i øjeblikket ingen effektive farmakologiske behandlinger for sepsis indtil nu.

I en tidligere undersøgelse udført i 2022 udviklede professor Kang og hans forskerhold en lignende teknologi ved hjælp af scavenger MNP'er omsluttet af nanovesikler afledt af blodceller (MNV'er), som magnetisk udrydder en ekstrem række patogener i et ekstrakorporalt kredsløb.

Teknologien udviklet i det tidligere studie havde imidlertid tekniske begrænsninger i klinisk praksis, hvilket gjorde det udfordrende at rense flere liter ekstrakorporalt blod på grund af en lav magnetiseringshastighed. Teknologien viste også tekniske begrænsninger i den faktiske kliniske praksis. Det var vanskeligt at rense flere liter ekstrakorporale blodprøver på grund af lav magnetisk følsomhed, en kraft tiltrukket af et eksternt magnetfelt.

Holdet udførte teoretiske beregninger for at bestemme størrelsen og fordelingen af ​​MNP'er, der er nødvendige for at rense blodet fra voksne patienter inden for en time og identificerede optimale værdier. Ved at udvikle en ny hydrotermisk syntesemetode var de i stand til at syntetisere SPNC'er med en forbedret magnetiseringshastighed og partikelensartethed.

De validerede yderligere den kliniske nytte af deres SPNC-baserede blodrensningsmetode ved at behandle dødeligt inficerede bakteriemiske modelsvin. Det er også blevet bekræftet, at deres ekstrakorporale enhed omgående kan fange og magnetisk adskille en lang række patogener ved høje blodgennemstrømningshastigheder (>6 L h ⁻¹ ) i en model med sepsis fra svin.

"Den nyudviklede teknologi til at syntetisere superparamagnetiske nanopartikler vil også tilbyde fordele i sikkerhedsevalueringer ved at minimere bivirkninger og sikre, at ingen magnetiske nanopartikler forbliver i patientens blod," sagde førsteforfatter Sung Jin Park, forsker Suhyun Kim, og In Won Park.

"Vi planlægger at certificere og implementere medicinsk udstyr, så denne teknologi kan bruges på det medicinske område," sagde professor Kang. "Ved at udvikle et nyt koncept for infektionssygdomsbehandlingsteknologi, der kan bruges som en sundhedssikkerhedsstrategi til at reagere på nye og muterede infektionssygdomsudbrud, sigter vi mod at fjerne forskellige typer patogener uden forudgående diagnose."

Flere oplysninger: Sung Jin Park et al., Ekstrakorporal blodbehandling ved hjælp af funktionelle magnetiske nanoclusters afbøder organdysfunktion af sepsis hos svin, små metoder (2024). DOI:10.1002/smtd.202301428

Journaloplysninger: Små metoder

Leveret af Ulsan National Institute of Science and Technology