Auflösen von blutgerinnseln mit magnetischen nanopartikeln


Auflösen von blutgerinnseln mit magnetischen nanopartikeln

Blutgerinnsel, die zu Herzinfarkten und Schlaganfällen führen, sind weltweit eine führende Todesursache. Das Hauptziel der Notfallmedizin in solchen Fällen ist es, das Blutgerinnsel aufzulösen und den Blutfluss im betroffenen Gefäß so schnell und sicher wie möglich wiederherzustellen. Ein wichtiges Bedürfnis ist für Medikamente, die auf das Gerinnsel zielen und es auflösen, ohne Probleme in unbeeinflussten Blutgefäßen zu verursachen. Nun beschreibt eine neue Studie, wie magnetische Nanopartikel, die Gerinnsel auflösende Enzyme gezielt liefern, eine effektive Lösung bieten können.

Dieses Schema des Verbundwerkstoffs zeigt ein Gerüst aus porösem Magnetit, das das Gerinnsel auflösende Enzym umgibt.

Bildkredit: ITMO Universität

In der Zeitschrift Wissenschaftliche Berichte , Forscher von ITMO Universität und Mariinsky Krankenhaus in Sankt Petersburg, Russland, berichten, wie sie entwickelt und getestet die neue Art von Droge.

Sie merken an, wie das magnetisch kontrollierte, enzymbasierte Medikament für die intravenöse Injektion sicher ist und Klumpen bis zu 4.000 Mal effektiver auflöst als die derzeitigen Medikamente.

Die Forscher deuten darauf hin, dass ihre Erkenntnisse nicht nur den Weg zu effektiveren klumpenauflösenden Medikamenten zeigen, sondern auch die Arzneimitteldosierung reduzieren und so zahlreiche Nebenwirkungen vermeiden.

Wenn ein Blutgerinnsel oder eine Thrombose auftritt, blockiert es den Blutfluss im betroffenen Blutgefäß und stoppt den notwendigen Sauerstoff und die Nährstoffe, die das umgebende Gewebe erreichen. Wenn das Gerinnsel nicht innerhalb von wenigen Stunden entfernt wird, beginnt das Gewebe zu sterben.

Allerdings, auch wenn das Gerinnsel schnell aufgelöst wird, besteht die Gefahr von Nebenwirkungen, denn aktuelle Enzym-basierte Medikamente beeinflussen das gesamte Kreislaufsystem, nicht nur das Gerinnsel.

Die Forscher bemerken, dass im Durchschnitt in den Industrieländern die Klumpen-Auflösungsbehandlung in 15 Prozent der Fälle effektiv durchgeführt wird. In Russland ist die Zahl viel niedriger, näher bei 2 Prozent. Menschen, die nicht glücklich genug sind, um von dem Verfahren zu profitieren, stehen der Wahrscheinlichkeit von Behinderung oder Tod gegenüber.

Aktuelle Klumpen-auflösende Drogen 'wie Schlittenhammer'

Weil die derzeit verfügbaren Gerinnsel auflösende Medikamente Enzyme enthalten, die das Gerinnsel angreifen, sobald sie in den Körper injiziert werden, beginnt das Immunsystem, es anzugreifen und schnell seine Wirksamkeit zu reduzieren. Um dies zu überwinden, werden die Drogen in Knock-out-Dosen gegeben, in der Hoffnung, dass einige zumindest das Gerinnselgebiet erreichen werden, bevor sie ihre Wirkung verlieren.

Es ist wie "mit einem Schlittenhammer, um eine Nuss zu knacken", sagt Co-Autor Ivan Dudanov, der Mariinsky Krankenhaus die regionale Herz-Kreislauf-Zentrum.

Sogar um ein kleines Gerinnsel zu lösen, das ein nur 1-2 Millimeter breites Gefäß blockiert, wirkt das Medikament auf das gesamte Netz der Blutgefäße, erklärt Dudanov und fügt hinzu:

"Um die Situation zu ändern, haben wir uns entschlossen, eine Methode der gezielten Arzneimittelabgabe zu entwickeln, die es uns ermöglicht, die Dosierung erheblich zu senken und sicherzustellen, dass die gesamte therapeutische Wirkung auf das Gerinnsel fokussiert ist."

In ihrer Studie beschreiben die Forscher, wie sie ein Verbundwerkstoff hergestellt haben, das ein poröses Magnetitgerüst mit Molekülen von Urokinase kombiniert - ein Enzym, das häufig in der Medizin als klumpenauflösendes oder thrombolytisches Mittel verwendet wird.

Das Material kann auf zweierlei Weise verwendet werden: entweder als gerinnselauflösende Beschichtung für künstliche Blutgefäße oder als injizierbare Lösung von nanoskaligen Partikeln, die mit einem externen Magneten zu Gerinnseln geführt werden können.

Ein wichtiges Merkmal des Magnetit-Rahmens des neuen Materials ist, dass es das gerinnselauflösende Enzym vor dem Angriff durch das Blut schützt.

Die Forscher bemerken, dass sie nicht die ersten sind, die vorschlagen, ein Verbundmaterial zu verwenden, um gerinnselauflösende Enzyme zu tragen. Allerdings basieren die meisten anderen Lösungen auf der langsamen Freisetzung, die schließlich ihre Potenz verliert.

Löscht die Gerinnsel 4.000 Mal besser als die aktuellen Enzym-Medikamente

In ihrer Studie zeigen die Forscher, wie ihr Material auf eine andere Weise wirkt - das Gerinnsel-auflösende Enzym löst nicht aus und bewahrt seine Potenz für einen viel längeren Zeitraum.

Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass der neue Komposit "eine gute thrombolytische Aktivität zeigt". Sie fügen hinzu:

"Hier berichten wir zum ersten Mal über die Produktion von thrombolytischem magnetischem Verbundwerkstoff mit nicht freisetzendem Verhalten und längerem Handeln."

Der erste Autor Andrey Drozdov, ein Forscher für fortgeschrittene Materialien und Technologien an der ITMO University, sagt:

"Die Rate, mit der das neue Medikament das Gerinnsel auflösen kann, übertrifft ungeschützte Enzyme um etwa 4.000 Mal."

Er und sein Team sagen, dass ihr Material für den menschlichen Gebrauch sicher sein sollte, da es Komponenten umfasst, die bereits für die intravenöse Injektion zugelassen wurden.

Sie schlagen vor, dass das Material auch eine Rolle bei der Verhinderung von Gerinnseln haben könnte - es könnte im Blut zirkulieren und sanft die Blutgefäße reinigen. Es könnte lange dort aktiv bleiben und wenn man verbrachte, würde natürlich die Leber passieren und wie jeder andere Metabolit ausgeschieden werden.

Das Team plant nun, präklinische Studien zu ihrem neuen thrombolytischen System bei Säugetieren durchzuführen.

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