(Phys.org) -Onderzoekers van de Universiteit van Georgia en hun medewerkers hebben een nieuwe techniek ontwikkeld om de behandeling van een beroerte te verbeteren, waarbij magnetisch gestuurde nanomotoren worden gebruikt om een ​​stollingsremmend medicijn snel naar potentieel levensbedreigende blokkades in bloedvaten te transporteren.

Het enige geneesmiddel dat momenteel is goedgekeurd voor de behandeling van acute beroerte:recombinante weefselplasminogeenactivator, of t-PA - wordt intraveneus toegediend aan patiënten nadat de eerste symptomen van ischemische beroerte verschijnen. Het eiwit in het medicijn lost bloedstolsels op die beroertes en andere cardiovasculaire problemen veroorzaken, zoals longembolie en hartaanvallen.

"Onze technologie maakt gebruik van magnetische nanostaafjes die, wanneer geïnjecteerd in de bloedbaan en geactiveerd met roterende magneten, fungeren als roerstaafjes om t-PA naar de plaats van het stolsel te drijven, " zei Yiping Zhao, co-auteur van een paper waarin de resultaten in ACS Nano worden beschreven en hoogleraar natuurkunde aan het Franklin College of Arts and Sciences van UGA. "Onze voorlopige resultaten laten zien dat de afbraak van stolsels tot twee keer kan worden verbeterd in vergelijking met behandeling met alleen t-PA."

Door samen te werken met hun medische partners, de onderzoekers testten hun aanpak bij muizen die bloedstolsels bij mensen nabootsen. Zodra er een stolsel is gevormd, ze injecteerden een mengsel van t-PA en een klein aantal magnetische nanostaafjes met een diameter van slechts 300 nanometer. Ter vergelijking, een enkele mensenhaar is ongeveer 80, 000 tot 100, 000 nanometer breed.

Bij binnenkomst in de bloedbaan, de nanostaafjes worden geactiveerd door twee ronddraaiende magneten, waardoor de speciaal ontworpen deeltjes draaien, niet anders dan een reeks kleine ventilatoren, het medicijn naar de plaats van het stolsel duwen.

Beroerte is wereldwijd de tweede belangrijkste doodsoorzaak, volgens de Wereldgezondheidsorganisatie, terwijl de Centers for Disease Control and Prevention schat dat elke vier minuten een Amerikaan sterft aan een beroerte.

"We hebben te maken met een enorme populatie patiënten die dringend nieuwe behandelingen nodig hebben, " zei Leidong Mao, paper co-auteur en universitair hoofddocent in UGA's College of Engineering.

Een van de belangrijkste risico's van behandeling met t-PA is ongecontroleerde bloeding. Hoewel het medicijn gevaarlijke stolsels met succes kan oplossen, het voorkomt ook tijdelijk de vorming van stolsels door het hele lichaam, patiënten kwetsbaar maken voor bloedingen.

"We willen de efficiëntie van dit medicijn verbeteren, omdat te veel ervan kan leiden tot ernstige bloedingsproblemen, " zei Rui Cheng, paper co-auteur en afgestudeerde student in UGA's College of Engineering. "Deze benadering kan artsen op een dag in staat stellen minder van het medicijn te gebruiken, maar met gelijke of verbeterde effectiviteit."

Het onderzoeksteam is van plan zijn onderzoek voort te zetten met behulp van nanostaafjes gemaakt van nieuwe materialen die beter compatibel zijn met het menselijk lichaam, maar ze waarschuwen dat deze resultaten voorlopig zijn, en er moet meer onderzoek worden gedaan om de techniek te perfectioneren.

"We willen ook een scheikundig model ontwikkelen om de relatie tussen stolseloplossnelheid en andere experimentele parameters te illustreren, " zei Weijie Huang, afgestudeerde student natuurkunde aan de UGA.

"Met verdere ontwikkeling, we denken dat dit een belangrijke stap kan zijn naar een betere behandeling van stolsels in kleine bloedvaten, "Zei Zhao. "Ons team werkt al aan nieuwe benaderingen om dit beproefde concept verder te brengen."

Andere auteurs op het papier zijn Lijie Huang en Kunlin Jin, Universiteit van Noord-Texas Health Science Center; Bo Yang, Universiteit van Texas; en Qichuan ZhuGe, Wenzhou medische universiteit.

Voor een volledige versie van het papier in ACS Nano, zie pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nn5029955.