Fysisch-chemische ladingverwisselende nanodeeltjes (CSNP), ontworpen door KAIST, kunnen helpen om cholesterol en macrofaagschuimcellen in slagaders aanzienlijk te verminderen, die de twee belangrijkste triggers zijn voor atherosclerotische plaque en ontsteking.

De op CSNP gebaseerde combinatietherapie voor het toedienen van medicijnen bleek cholesterolverlagende, ontstekingsremmend, en antiproliferatieve functies van twee veel voorkomende medicijnen voor het behandelen en voorkomen van atherosclerose, namelijk cyclodextrine en statine. Professor Ji-Ho Park en Dr. Heegon Kim van de afdeling Bio and Brain Engineering van KAIST zeiden dat hun onderzoek een groot potentieel heeft aangetoond voor toekomstige toepassingen met minder bijwerkingen.

Atherosclerose is een chronische inflammatoire vaatziekte die wordt gekenmerkt door de ophoping van cholesterol en met cholesterol beladen macrofaagschuimcellen in de intima. Wanneer deze atherosclerotische plaque de slagaderwanden verstopt en vernauwt, ze beperken de bloedstroom en veroorzaken verschillende cardiovasculaire aandoeningen zoals hartaanvallen en beroertes. Hartaanvallen en beroertes zijn respectievelijk 's werelds eerste en vijfde doodsoorzaak.

Orale statinetoediening is in klinieken gebruikt als standaardbehandeling voor atherosclerose, die wordt voorgeschreven om het cholesterolgehalte in het bloed te verlagen en de ophoping ervan in de plaque te remmen. Hoewel statines de progressie van plaquegroei effectief kunnen voorkomen, ze hebben slechts een bescheiden werkzaamheid getoond bij het elimineren van de reeds gevestigde plaque. Daarom, patiënten moeten de rest van hun leven statinegeneesmiddelen gebruiken en lopen altijd het risico op plaquerupturen die een bloedstolsel kunnen veroorzaken.

Om deze problemen aan te pakken, Professor Park en Dr. Kim maakten gebruik van een ander anti-atherogeen middel, cyclodextrine genaamd. In hun paper gepubliceerd in de Tijdschrift voor gecontroleerde afgifte op 10 maart, Professor Park en Dr. Kim meldden dat de polymere formulering van cyclodextrine met een diameter van ongeveer 10 nanometer (nm) zich 14 keer meer kan ophopen in de atherosclerotische plaque en de plaque effectief kan verminderen, zelfs bij lagere doses, vergeleken met cyclodextrine in een niet-polymeerstructuur.

Bovendien, hoewel bekend is dat cyclodextrine een cytotoxisch effect heeft op haarcellen in het slakkenhuis, wat kan leiden tot gehoorverlies, cyclodextrine-polymeren ontwikkeld door de onderzoeksgroep van professor Park vertoonden een wisselend biodistributieprofiel en hadden deze bijwerking niet.

In de vervolgstudie gerapporteerd in ACS Nano op 28 april, de onderzoekers exploiteerden zowel cyclodextrine als statine en vormden het cyclodextrine-statine zelf-assemblerende geneesmiddelencomplex, gebaseerd op eerdere bevindingen dat elk medicijn een lokaal anti-atherosclerose-effect in de plaque kan uitoefenen. De complexe vormingsprocessen werden geoptimaliseerd om homogene en stabiele nanodeeltjes met een diameter van ongeveer 100 nm te verkrijgen voor systematische injectie.

De therapeutische synergie van cyclodextrine en statine zou naar verluidt de op plaque gerichte medicijnafgifte en ontstekingsremmende werking kunnen verbeteren. Cyclodextrine leidde tot de regressie van cholesterol in de gevestigde plaque, en de statines bleken de proliferatie van macrofaagschuimcellen te remmen. De studie suggereerde dat combinatietherapie nodig is om de complexe inflammatoire cholesterolrijke micro-omgeving in de plaque op te lossen.

Professor Park zei:"Hoewel nanogeneeskunde voornamelijk is ontwikkeld voor de behandeling van kankers, onze studies tonen aan dat nanomedicine ook een belangrijke rol kan spelen bij de behandeling en preventie van atherosclerose, die verschillende hart- en vaatziekten veroorzaakt die wereldwijd de belangrijkste doodsoorzaken zijn."