Bijna twee decennia lang cardiologen hebben gezocht naar manieren om gevaarlijke bloedstolsels te zien voordat ze hartaanvallen veroorzaken.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van de Washington University School of Medicine in St. Louis melden dat ze nanodeeltjes hebben ontworpen die stolsels vinden en zichtbaar maken voor een nieuw soort röntgentechnologie.

Volgens Gregory Lanza, MD, doctoraat, een cardioloog van de Washington University in het Barnes-Jewish Hospital, deze nanodeeltjes zullen het giswerk wegnemen om te beslissen of een persoon die met pijn op de borst naar het ziekenhuis komt, daadwerkelijk een hartaanval heeft.

"Elk jaar, miljoenen mensen komen naar de eerste hulp met pijn op de borst. Voor sommigen van hen, we weten dat het niet hun hart is. Maar voor de meesten we weten het niet zeker, " zegt Lanza, een professor in de geneeskunde. Wanneer er enige twijfel is, de patiënt moet in het ziekenhuis worden opgenomen en tests ondergaan om een ​​hartaanval uit te sluiten of te bevestigen.

"Die tests kosten geld en ze kosten tijd, ' zegt Lanza.

In plaats van een overnachting om ervoor te zorgen dat de patiënt stabiel is, deze nieuwe technologie zou de locatie van een bloedstolsel binnen enkele uren kunnen onthullen.

Spectrale CT

De nanodeeltjes zijn ontworpen om te worden gebruikt met een nieuw type CT-scanner die metalen in kleur kan "zien". De nieuwe technologie, spectrale CT genoemd, gebruikt het volledige spectrum van de röntgenstraal om objecten te onderscheiden die niet te onderscheiden zijn met een gewone CT-scanner die alleen zwart en wit ziet.

Lanza zegt dat de nieuwe scanner gebruik maakt van dezelfde fysica die astronomen gebruiken om naar het licht van een ster te kijken en te vertellen welke metalen het bevat.

"Ze kijken naar het röntgenspectrum, en het röntgenspectrum vertelt hen welke metalen er zijn, "zegt hij. "Dat is precies wat we doen."

Bismut nanodeeltjes

In dit geval, het metaal in kwestie is bismut. Dipanjan Pan, doctoraat, onderzoeksassistent-professor geneeskunde, ontwierp een nanodeeltje dat voldoende bismut bevat om door de spectrale CT-scanner te worden gezien.

"Elk nanodeeltje bevat een miljoen atomen bismut, " zegt Lanza. Aangezien CT een relatief ongevoelige beeldvormingstechniek is, deze enorme hoeveelheid metaal is nodig om de deeltjes zichtbaar te maken voor de scanner.

Maar bismut is een giftig zwaar metaal, zegt Pan. Het kan niet alleen in het lichaam worden geïnjecteerd. In plaats daarvan, Pan gebruikte een verbinding gemaakt van bismut-atomen die zijn vastgemaakt aan vetzuurketens die niet uit elkaar kunnen worden gehaald in het lichaam. Vervolgens loste hij deze verbinding op in een detergens en kapselde het mengsel in een fosfolipidemembraan. Net als oliedruppels in een geschudde vinaigrette, deze deeltjes assembleren zichzelf met de bismutverbinding in de kern.

Zoals Pan liet zien in een muismodel, het ontwerp van de nanodeeltjes stelt het lichaam ook in staat om ze uit elkaar te halen en de binnenste bismutverbinding in een veilige vorm vrij te geven.

Zodra de nanodeeltjes genoeg bismut bevatten om zichtbaar te zijn voor de scanner, Pan voegde een molecuul toe aan het oppervlak van de deeltjes dat op zoek is naar een eiwit dat fibrine wordt genoemd. Fibrine komt veel voor in bloedstolsels, maar wordt nergens anders in het vaatstelsel gevonden.

"Als je een hartaanval krijgt, de bekleding van uw kransslagader is gescheurd, en er vormt zich een stolsel om het te herstellen, "zegt Lanza. "Maar dat stolsel begint het vat te vernauwen, zodat er geen bloed doorheen kan. Nu hebben we een nanodeeltje dat dat stolsel zal zien."

Een spectrale CT-afbeelding met de bismut-nanodeeltjes gericht op fibrine zal dezelfde informatie opleveren als een traditionele zwart-wit CT-afbeelding, maar de fibrine in eventuele bloedstolsels zal verschijnen in een kleur, zoals geel of groen, het oplossen van het probleem van calciuminterferentie dat veel voorkomt bij traditionele CT-scanners.

De spectrale CT-scanner die in dit onderzoek is gebruikt, is nog steeds een prototype-instrument, ontwikkeld door Philips Research in Hamburg, Duitsland. De nanodeeltjes zijn alleen getest bij konijnen en andere diermodellen, maar vroege resultaten tonen succes in het onderscheiden van bloedstolsels van calciuminterferentie.

Levens redden

Meer dan alleen het bevestigen van een hartaanval, de nieuwe nanodeeltjes en spectrale CT-scanner kunnen de exacte locatie van een stolsel laten zien.

Vandaag, zelfs als artsen vaststellen dat de patiënt een hartaanval heeft, ze kunnen het stolsel niet lokaliseren zonder de patiënt op te nemen in het hartkatheterisatielab, een kleurstof inbrengen en op zoek naar smalle met plaque gevulde slagaders die ze konden openen met stents. Maar Lanza zegt dat het zoeken naar nauwe slagaders niet alle problemen oplost.

"Degenen met zeer smalle openingen zijn niet de zorgwekkende, " zegt Lanza. "Die vinden we in het hartkatheterisatielab en we maken ze open."

Wat zorgwekkend is, is wanneer het bloed vrij door de slagaders kan stromen, maar er is onstabiele plaque op de slagaderwand, wat Lanza 'matige ziekte' noemt.

"De hartaanvallen of beroertes van de meeste mensen zijn van een matige ziekte die afbreekt en plotseling een slagader blokkeert, " zegt Lanza. "Het is wat er gebeurde met NBC-journalist Tim Russert. Je hebt iets nodig dat aangeeft dat er tandplak is gescheurd, zelfs als het vat niet erg smal is."

Omdat dit nanodeeltje fibrine in de bloedvaten vindt en eraan hecht, het zou artsen in staat stellen problemen te zien die voorheen moeilijk of onmogelijk te detecteren waren.

Met deze beeldtechniek Lanza voorspelt nieuwe benaderingen voor de behandeling van hart- en vaatziekten. Instabiele plaque die niet veel bloedstroom beperkt, vereist geen dure stent om het vat open te houden. In plaats daarvan, Lanza voorziet technologieën die kunnen werken als pleisters, het afdichten van zwakke plekken in de vaatwanden.

"Vandaag, je zou niet weten waar je de pleister moet plakken, " zegt Lanza. "Maar spectrale CT-beeldvorming met bismut-nanodeeltjes zou de exacte locatie van stolsels in de bloedvaten laten zien, waardoor het mogelijk is om de gevaarlijke breuk van onstabiele plaque te voorkomen."