Wetenschappers van de ITMO University hebben een manier gevonden om interne bloedingen effectief te stoppen via magnetisch aangedreven nanodeeltjes die trombine bevatten. Een medicijn op basis van deze nanodeeltjes kan intraveneus worden geïnjecteerd en rechtstreeks op de plaats van een vaatletsel worden afgeleverd. Het kan de plaatselijke vorming van stolsels versnellen en het algehele bloedverlies met 15 keer verminderen. De nanodeeltjes zijn niet giftig voor de mens en kunnen mogelijk worden gebruikt voor een veilige behandeling. De resultaten zijn gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .

Interne bloedingen zijn een ernstig medisch noodgeval. Het kan worden veroorzaakt door tal van medische aandoeningen zoals trauma's of chronische ziekten en het komt voor in verschillende lichaamsdelen, waaronder de hersenen of de maag. Toch is de prognose voor de meeste gevallen vrij pessimistisch, omdat inwendige bloedingen meestal hematomen veroorzaken, orgaanstoornissen en massaal bloedverlies. Bijvoorbeeld, gastro-intestinale bloedingen werden onlangs geschat op 20, 000 doden alleen in de Verenigde Staten.

De enige manier om deze gevaren te vermijden, is door een goede en snelle medische behandeling te geven. Hoewel er verschillende medicijnen zijn die ernstig bloedverlies kunnen stoppen, geen van hen kan volledig helpen zonder chirurgische ingreep. In een poging om het bloeden effectiever te stoppen, wetenschappers ontwikkelen medicijnen die met een simpele injectie kunnen worden toegediend. Het belangrijkste probleem met dergelijke medicijnen is dat de remedie alleen stolselvorming moet initiëren op de plaats van vaatbeschadiging in plaats van het hele vasculaire systeem aan te tasten.

In een nieuwe studie, wetenschappers van de ITMO University stelden voor om magneetgestuurde nanodeeltjes te gebruiken om dit probleem op te lossen. De deeltjes bestaan ​​uit twee belangrijke componenten. De eerste is trombine, een enzym dat verantwoordelijk is voor de bloedstolling. Het interageert met het eiwit genaamd fibrinogeen en veroorzaakt stolselvorming om het beschadigde bloedvat te blokkeren. Het trombine is verpakt in een speciale poreuze matrix van magnetiet. Dit mineraal is het tweede hoofdingrediënt en zorgt voor een nauwkeurige controle van de beweging van deeltjes in het lichaam met behulp van een extern magnetisch veld.

Magnetische nanodeeltjes met trombine hebben een lage activiteit en veroorzaken geen bloedstolling als ze gelijkmatig in de bloedvaten zijn verdeeld. Daarom is het mogelijk om een ​​oplossing van deeltjes intraveneus te injecteren en waar nodig te lokaliseren met behulp van een magneet. Wanneer de patiënt een extra portie fibrinogeen krijgt, trombinedeeltjes rond de plaats van de verwonding interageren ermee en het bloeden stopt sneller.

"We hebben de efficiëntie van de nanodeeltjes getest op monsters van menselijk bloedplasma en een speciaal vaatmodel, " zegt Andrey Drozdov, lid van SCAMT Laboratory aan de ITMO University. "Na de eerste experimenten met plasma, we kwamen erachter dat trombine in onze nanodeeltjes minder actief is in vergelijking met de vrije variant. Toch gingen we door met de tests en deden we aanvullende experimenten op een model van de bloedstroom. We hebben kunnen observeren hoe nanodeeltjes zich gedragen als het vat beschadigd is. Het bleek dat magnetische lokalisatie de lagere activiteit compenseert. Nanodeeltjes verkorten de stollingstijd met 6,5 keer en kunnen het totale bloedverlies met 15 keer verminderen."

"Het synthetiseren van deze nanodeeltjes is niet eenvoudig, " zegt hoofd van het laboratorium Vladimir Vinogradov. "Het is belangrijk om hun grootte tot 200 nanometer te beperken; anders zijn ze niet geschikt voor injectie. In aanvulling, milde synthesecondities zijn vereist zodat het trombinemolecuul niet afbreekt en zijn activiteit volledig verliest. Eindelijk, we konden alleen biocompatibele componenten gebruiken. We hebben de toxiciteit van onze deeltjes gecontroleerd met menselijke cellen en ervoor gezorgd dat ze volledig veilig zijn, zelfs bij langdurige blootstelling."

Dit werk maakt deel uit van een groter project dat tot doel heeft hybride hemostatische geneesmiddelen op basis van nanomaterialen te maken. Wetenschappers zijn momenteel van plan om het medicijn te testen op basis van het verkregen materiaal op diermodellen en, bij succes, klinische proeven uitvoeren. Onderzoekers hopen een op nanodeeltjes gebaseerd hemostasesysteem te creëren dat interne bloedingen snel en efficiënt kan stoppen.