Onderzoekers van de North Carolina State University en de University of North Carolina in Chapel Hill hebben een medicijnafgiftesysteem ontwikkeld dat een snelle reactie op hartaanvallen mogelijk maakt zonder chirurgische ingreep. Bij laboratorium- en dierproeven, het systeem bleek effectief te zijn bij het oplossen van stolsels, het beperken van langdurige littekens tot hartweefsel en het behouden van meer van de normale functie van het hart.

"Onze aanpak zou zorgverleners in staat stellen om hartaanvallen te behandelen voordat een patiënt een operatiekamer bereikt, hopelijk verbetering van de resultaten voor de patiënt, " zegt Ashley Brown, corresponderende auteur van een paper over het werk en een assistent-professor in het Joint Biomedical Engineering Program (BME) bij NC State en UNC. "En omdat we de blokkade kunnen aanpakken, we kunnen krachtige medicijnen gebruiken die een bedreiging kunnen vormen voor andere delen van het lichaam; de targeting vermindert het risico op onbedoelde schade."

Hartaanvallen, of hartinfarcten, treedt op wanneer een trombus – of stolsel – een bloedvat in het hart blokkeert. Om hartaanvallen te behandelen, artsen voeren vaak een operatie uit om een ​​katheter in het bloedvat te brengen, waardoor ze de trombus fysiek kunnen verbreken of verwijderen. Maar niet alle patiënten hebben snel toegang tot chirurgische zorg.

En er kan nog meer schade ontstaan, zelfs nadat de verstopping is verwijderd. Dat komt omdat de terugkeer van vers bloed naar weefsels die waren afgesloten, zelf schade kan veroorzaken, reperfusieletsel genoemd. Reperfusieletsel kan littekens veroorzaken, verstijving van hartweefsel en beperking van de normale functionaliteit van het hart.

Om deze problemen aan te pakken, onderzoekers hebben een oplossing ontwikkeld die berust op poreuze nanogelbolletjes, ongeveer 250 nanometer in diameter, die zich richten op een trombus en een cocktail van twee medicijnen leveren:tPA en Y-27632.

Een trombus kan uit verschillende stoffen bestaan, zoals bloedplaatjes of arteriële plaques, maar ze bevatten allemaal een stof genaamd fibrine. Dus, om blokkades aan te pakken, elke nanogel is gecoat met eiwitten die specifiek binden aan fibrine. Met andere woorden, wanneer de nanogels een trombus bereiken, ze plakken.

De tPA en Y-27632 zijn gelaagd in de nanosfeer, waarbij de tPA een omhulsel vormt dat de Y-27632 omringt. Als resultaat, de tPA lekt eerst uit op de trombusplaats, waardoor het zijn werk kan doen - namelijk het afbreken van fibrine en het oplossen van het stolsel.

Naarmate de tPA wordt vrijgegeven, de Y-27632 ontsnapt aan de nanogel. Terwijl de tPA zich richt op het stolsel zelf, de Y-27632 heeft tot doel de schade veroorzaakt door reperfusieletsel te beperken. Het doet dit door de stijfheid van de cellen in het gebied die bijdragen aan littekens te beperken. Hierdoor kunnen deze cellen meer van hun plasticiteit behouden, het verbeteren van hun vermogen om normaal te functioneren en het behouden van meer hartfunctie.

Bij in vitro testen, de onderzoekers ontdekten dat de gerichte tPA / Y-27632-cocktail binnen enkele minuten stolsels oploste. Hoewel dit nog in proeven moet worden getest, het kan sneller werken dan chirurgische ingrepen, die tijd nodig hebben om de patiënt voor te bereiden en de katheter op zijn plaats te krijgen.

In tests met laboratoriumratten, de onderzoekers ontdekten ook dat hun techniek littekens beperkte en de hartfunctie na een hartaanval beter bewaarde dan gerichte tPA of Y-27632 op zich - en veel beter dan een controlegroep waarin dieren geen van beide medicijnen kregen.

specifiek, dieren die de beoogde cocktail kregen, hadden een linkerventrikelejectiefractie, die de functionaliteit van een hart meet, van ongeveer 67 procent vier weken na de hartaanval - wat gezond is. De tPA zelf was ongeveer 57 procent, die zich aan de onderkant van het normale bereik bevindt, terwijl zowel de controlegroep als Y-27632 zelf in de jaren 40 doken. evenzo, de gerichte cocktail resulteerde in littekenweefsel in minder dan 5 procent van het getroffen gebied. De tPA en Y-27632 hadden littekenweefsel over ongeveer 7 procent van het gebied, waarbij de controlegroep littekens zag over meer dan 10 procent.

Bovendien, de onderzoekers ontdekten dat de gerichte nanogels ertoe leidden dat er weinig of geen van de nanogels in andere weefsels werden gevonden, zoals de longen en de lever, vooral in vergelijking met het gebruik van de niet-gerichte nanogels.

"Dit is een belangrijk onderdeel van onze bevindingen, omdat tPA en Y-27632 beide risico's kunnen opleveren als ze beginnen in te werken op delen van het lichaam buiten het beoogde gebied, ' zegt Brown. 'Bijvoorbeeld, tPA kan bloedingen veroorzaken en Y-27632 kan veel weefsels aantasten waar celcontractie nodig is voor normaal functioneren."

Een ander voordeel van de beoogde nanogels is dat, vanwege hun kleine formaat, ze kunnen zich zelfs richten op die bloedvaten die te klein zijn om te bereiken met behulp van katheters.

De onderzoekers merken ook op dat dit een preklinische studie is. De volgende stappen voor het werk omvatten het verder evalueren van de veiligheid van de nanogels en het testen in grotere diermodellen.

"Hoewel we nog in de beginfase van de ontwikkeling van deze technologie zitten, we weten dat het belangrijk is om problemen met betrekking tot kosten te erkennen, Brown zegt. "Gezien de complexiteit van het medicijnafgiftesysteem, het zou vergelijkbaar moeten zijn met of iets duurder zijn dan recombinante eiwittherapieën die momenteel klinisch worden gebruikt - zoals tPA alleen. Echter, omdat de drugs zijn gericht, de doses zijn waarschijnlijk kleiner. Dat moet helpen om de kosten vergelijkbaar te houden met bestaande medicijnen op de markt."

De krant, "Gerichte behandeling van ischemische en fibrotische complicaties van een myocardinfarct met behulp van een microgeltherapie met dubbele toediening, " is gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano .