Een internationaal wetenschappelijk team heeft een innovatief therapeutisch complex ontwikkeld op basis van meerlaagse polymeer nanostructuren van superoxide dismutase (SOD). De nieuwe stof kan worden gebruikt om patiënten effectief te revalideren na acuut ruggenmergletsel, slagen, en hartaanvallen.

Een van de meest verwoestende vormen van trauma aan het menselijk lichaam is een dwarslaesie, een ernstig klinisch probleem over de hele wereld. Naast de directe schade aan zenuwvezels, latere problemen zoals de overproductie van vrije radicalen en ontstekingen vormen ook een ernstig risico.

Ruggenmergletsels, beroertes en hartstilstand worden veroorzaakt door schokken, gescheurde bloedvaten en weefselnecrose. Wanneer bloedslagaders samentrekken of verstopt raken in de aangrenzende weefsels van een orgaan, dit leidt tot hypoxie, een pathologisch proces dat verband houdt met zuurstoftekorten. Deze factor blokkeert de laatste schakel van de ademhalingsketen op cellulair niveau en creëert een overmatig aantal zogenaamde vrije radicalen of actieve vormen van zuurstof. Zij, beurtelings, celmembranen vernietigen en een reeks reacties initiëren die lichaamscellen en weefsels beschadigen en vernietigen. Deze complicaties beschadigen het ruggenmerg nog verder en doden neuronen, waardoor het klinische beeld nog ingewikkelder wordt.

Een internationaal team van wetenschappers uit Rusland en de Verenigde Staten, georganiseerd door Maxim Abakumov, het hoofd van het NUST MISIS Biomedical Nanomaterials Laboratory, heeft een oplossing gevonden voor het probleem van de pathologische vorming van vrije radicalen in het geval van ruggengraatletsels of beroertes. Een innovatief therapeutisch complex op basis van gesynthetiseerde antioxidanten van nanodeeltjes zal helpen om een ​​effectief revalidatiesysteem te creëren. De onderzoeksresultaten zijn onlangs gepubliceerd in de Tijdschrift voor gecontroleerde afgifte .

Een speciale ferment/antioxidant genaamd superoxide dismutase (SOD1) werkt als een effectief middel dat op natuurlijke wijze vrije radicalen absorbeert. Als het snel genoeg wordt afgeleverd bij een beschadigd orgaan, het kan het stressvolle oxidatieproces, veroorzaakt door een overmatig aantal vrije radicalen, verminderen, en daarmee het proces van weefselvernietiging stoppen. Echter, het is onstabiel in de bloedbaan tijdens intraveneuze injecties, snel desintegreren en er niet in slagen om vrije radicalen op tijd te neutraliseren.

"Om een ​​stabiel therapeutisch complex te creëren op basis van de SOD1-stof, we ontwikkelden katalytisch actieve vormen van superoxide dismutase, of nanozymen. Bijvoorbeeld, we hebben voor het eerst in de geschiedenis het SOD1-poly-ioncomplex verkregen. Dit complex bevat extra poly(aminozuur)blokcopolymeren en PEG/polyglutaminezuur dat als oppervlaktebedekking fungeert, " zei Maxim Abakumov, co-auteur van het project, Hoofd van het laboratorium voor biomedische nanomaterialen van NUST MISIS.

Dit maakte het mogelijk om een ​​poreuze polymeercapsule te ontwikkelen van 40-50 nanometer. Het fungeert als een herbruikbare val die niet alleen vrije radicalen absorbeert, maar ook neutraliseert. "We hebben nanozymen ontwikkeld met hoge fermentatieve activiteitsniveaus die SOD1-verbindingen in fysiologische omstandigheden kunnen behouden en beschermen. Dit verhoogt de circulatietijd van actieve SOD1-verbindingen in de bloedbaan, in vergelijking met vrije SOD1-moleculen. De halfwaardetijd van de stof nam toe van zes tot 60 minuten, ' zei Abakumov.

Een onderzoeksteam onder leiding van professor Alexander Kabanov van de Universiteit van North Carolina behaalde bemoedigende laboratoriumresultaten tijdens experimentele tests. Een enkele intraveneuze injectie met nanozyme die 5, 000 equivalente SOD1-eenheden per kilogram lichaamsgewicht versnelden het herstel van kinetische functies bij ratten met matige ruggenmergletsels. Zwelling/oedeem was verminderd, het ruggenmerg is samengetrokken, en posttraumatische cysten gevormd.

De succesvolle test van de nanozymen van het SOD1-ferment op knaagdieren bewijst dat het effectief vrije radicalen kan elimineren, zwelling en oedeem verminderen, en sneller revalideren van patiënten na ruggenmergletsels, beroertes of hartstilstand. De teamleden zullen in de nabije toekomst preklinische tests lanceren.