atherosclerose, resulterend in een vernauwing van de slagaders en de ontwikkeling van hart- en vaatziekten, is wereldwijd de belangrijkste doodsoorzaak. Tot nu, geen enkele behandeling zou zich uitsluitend op zieke gebieden kunnen richten, om de werkzaamheid van het geneesmiddel te verhogen en bijwerkingen te verminderen. Om deze kloof te helpen overbruggen, een groep Zwitserse onderzoekers van UNIGE, HUG en de Universiteit van Basel hebben een ware 'tijdbom' ontwikkeld, ' een behandeling die de zieke gebieden kan herkennen en alleen deze kan behandelen.

In Zwitserland, meer dan 20, 000 mensen (37% van alle sterfgevallen) sterven elk jaar aan hart- en vaatziekten veroorzaakt door atherosclerose. Behandelingsopties zijn momenteel beschikbaar voor mensen die aan de ziekte lijden, maar geen enkel medicijn kan zich alleen op de zieke gebieden richten, vaak leidend tot algemene bijwerkingen. Intraveneuze injectie van een vasodilatator (een stof die de bloedvaten verwijdt), zoals nitroglycerine, verwijdt zowel de zieke bloedvaten als de rest van onze slagaders. Zo kan de bloeddruk dalen, die de gewenste verhoogde bloedstroom zou beperken die wordt gegenereerd door vasodilatatie van zieke bloedvaten en die bijvoorbeeld nodig is tijdens een hartaanval.

Om de effectiviteit van behandelingen tegen atherosclerose te vergroten en bijwerkingen te verminderen, een team van onderzoekers van UNIGE, HUG en de Universiteit van Basel hebben nanocontainers ontwikkeld die het vermogen hebben om hun vaatverwijdende inhoud uitsluitend af te geven aan zieke gebieden.

Nanotechnologie in de geneeskunde

Hoewel er geen specifieke biomarker voor atherosclerose is geïdentificeerd, er is een fysiek fenomeen dat inherent is aan stenose (de vernauwing van bloedvaten), bekend als schuifspanning. Deze kracht is het gevolg van fluctuaties in de bloedstroom die worden veroorzaakt door de vernauwing van de slagader en loopt parallel aan de bloedstroom. Door gebruik te maken van dit fenomeen heeft het team van onderzoekers een ware «tijdbom» ontwikkeld, een nanocontainer die, onder druk van de schuifspanning in vernauwde slagaders, zal zijn vaatverwijdende inhoud vrijgeven.

Door de structuur van bepaalde moleculen (fosfolipiden) te herschikken in klassieke nanocontainers zoals liposoom, wetenschappers waren in staat om ze een lenticulaire vorm te geven in tegenstelling tot de normale bolvorm. In de vorm van een lens, de nanocontainer beweegt dan door de gezonde slagaders zonder te breken. Deze nieuwe nanocontainer is perfect stabiel, behalve wanneer onderworpen aan de schuifspanning van vernauwde slagaders. En dat is precies de bedoeling van deze technologische vooruitgang. De vaatverwijdende inhoud wordt alleen gedistribueerd naar de stenotische slagaders, de effectiviteit van de behandeling aanzienlijk verhogen en bijwerkingen verminderen. "In het kort, we maakten gebruik van een voorheen onontgonnen aspect van een bestaande technologie. Dit onderzoek biedt nieuwe perspectieven in de behandeling van patiënten met hart- en vaatziekten, ", legt Andreas Zumbuehl van de afdeling Organische Chemie van UNIGE uit.

"Nanomedicine is een discipline die voortkomt uit de algemene nanowetenschap maar zich oriënteert op medisch onderzoek. De interdisciplinaire samenwerking tussen chemie, natuurkunde, fundamentele wetenschap en klinische geneeskunde in een zeer technische omgeving zou kunnen leiden tot een nieuw tijdperk van onderzoek, " zegt Till Saxer van de afdelingen Cardiologie en Algemene Interne Geneeskunde van HUG.

“De nanocomponent is in alle disciplines aanwezig, maar het meest interessante aspect van nanogeneeskunde is het overzicht dat de ontwikkeling mogelijk maakt van klinische producten die dit wereldwijde medische gezichtspunt integreren vanaf het vroegste begin van onderzoeksprojecten, " zegt Bert Müller, Directeur van het Biomaterials Science Center (BMC) in Basel.

Wanneer scheikunde erbij komt kijken

Hoe slaagden wetenschappers erin de vorm van de nanocontainers te veranderen zodat ze op een lens lijken? Door de structuur van moleculen te herschikken, chemici van UNIGE hebben de esterbinding vervangen die de twee delen van het fosfolipide (kop en staart) met elkaar verbindt, met een amidebinding, een organische verbinding die de interactie tussen fosfolipiden bevordert. Eenmaal gewijzigd, de moleculen worden gehydrateerd en vervolgens verwarmd om een ​​vloeibare bol te vormen die bij afkoeling zal ontspannen om te stollen in de vorm van een lens.

De onderzoekers modelleerden vervolgens het cardiovasculaire systeem met behulp van polymeerbuizen die in verschillende mate waren geblokkeerd om gezonde en stenotische slagaders weer te geven. Volgende, een kunstmatige extracardiale pomp werd op deze slagaders aangesloten om de schuifspanning te reproduceren die werd veroorzaakt door de vernauwing van de bloedvaten. De nanocontainer werd in het systeem geïnjecteerd en er werden monsters genomen van zowel gezonde als vernauwde gebieden. Het blijkt dat de werkzame stof in zieke gebieden in hogere concentraties werd aangetroffen dan in niet-zieke gebieden en dat de concentraties daar significant hoger waren dan bij homogene verdeling van het middel.