Getest op menselijk bloed in het laboratorium, de selectieve nanocapsules zouden de bijwerkingen van een belangrijk middel dat bloedstolsels oplost kunnen verminderen, waaronder bloedingen in de hersenen. Indien bevestigd met dierproeven, de nanocapsules kunnen het medicijn ook effectiever maken bij lagere doses.

Bloedproppen, ook bekend als trombi, zijn een belangrijke oorzaak van beroertes en hartaanvallen, die wereldwijd de belangrijkste doodsoorzaken en slechte gezondheid zijn. Ze kunnen worden behandeld met een stolseloplossend middel, weefselplasminogeenactivator (tPA) genaamd, dat stolsels verstoort om het geblokkeerde bloedvat te verwijderen en de bloedstroom te herstellen.

Echter, tPA kan levensbedreigende off-target bloedingen veroorzaken, en duurt slechts een paar minuten in omloop, zo vaak vereist herhaalde doses, wat het risico op bloedingen verder vergroot. Bijgevolg, het wordt alleen gebruikt voor een minderheid van mogelijk in aanmerking komende patiënten.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van het Imperial College London hebben ontdekt dat door tPA te omhullen in nieuw ontworpen kleine capsules, het kan specifieker worden gericht op schadelijke bloedstolsels met een verhoogde circulatietijd. Ze ontwierpen de nanocapsules om zich te hechten aan geactiveerde bloedplaatjes die aanwezig zijn in trombi, laat de tPA-lading los en los stolsels op.

Hoofdauteur Dr. Rongjun Chen van Imperial's Department of Chemical Engineering zei:"tPA heeft een smal venster tussen gewenst effect en bijwerkingen, daarom hebben we het verpakt in een pakket dat dit therapeutische venster verlengt en de vereiste dosis minimaliseert. Onze resultaten zijn opwindend, maar dier- en klinische studies zijn vereist voor validatie."

Bloedstolsels zijn gemaakt van bloedcellen die bloedplaatjes worden genoemd en die bij activering aan elkaar worden gekoppeld. Deze bloedplaatjes worden bij elkaar gehouden door eiwitten die fibrinogeen worden genoemd en die zich binden aan geactiveerde bloedplaatjes en daartussen 'bruggen' vormen. De nieuwe nanocapsule, genaamd tPA-cRGD-PEG-NV, bootst fibrinogeen na, zodat het op zoek gaat naar stolsels in bloedvaten.

De onderzoekers testten dit op gezond menselijk bloed onder beide statische omstandigheden, waar nog steeds bloed werd getest in petrischalen, en fysiologische stromingsomstandigheden in een gesimuleerd bloedvat. Om de stroomomstandigheden te testen, ze ontwierpen een computermodel om te simuleren hoe de ingekapselde tPA zou kunnen werken in circulerend bloed.

Ze ontdekten dat de nanocapsules zeer selectief waren in het binden aan geactiveerde bloedplaatjes en dat de tijd die nodig was om stolsels op te lossen vergelijkbaar was met die met niet-ingekapseld tPA.

Co-corresponderende auteur professor Xiao Yun Xu van Imperial's Department of Chemical Engineering zei:"We hebben experimenteel en computationeel werk gecombineerd om deze nanocapsule te karakteriseren. Om ons computermodel te bouwen, hadden we een mechanistisch begrip nodig van de wisselwerking tussen de fysieke en biochemische processen van bloedstolsels Het model zou zeer nuttig kunnen zijn in dierproeven en klinische proeven van dit potentiële nanomedicijn, evenals bij het voorspellen van optimale dosering voor patiënten."

Het speciaal gebouwde computermodel kon het transport van nanocapsules naar de stolselplaats simuleren, de release van tPA, en het oplossen van stolsels. Professor Xu voegde toe:"Onze simulatie illustreerde het potentieel in het voorspellen van de uitkomst van bloedstolselbehandelingen in klinisch relevante scenario's."

Co-auteur professor Simon Thom van Imperial's National Heart and Lung Institute zei:"We hebben een manier gevonden om een ​​stollingsremmend medicijn nauwkeuriger gericht te maken, mogelijk de werkzaamheid verbeteren en catastrofale bijwerkingen verminderen. Dit veelbelovende werk demonstreert de activiteit van nano-ingekapseld tPA in een laboratoriumomgeving en maakt de weg vrij voor een veiligere afgifte van medicijnen met anderszins schadelijke bijwerkingen. Er is nu onderzoek nodig in hele organismen om de effectiviteit van de capsule in een meer realistische setting te bepalen."

Vervolgens zullen de onderzoekers het ingekapselde tPA bij dieren testen om te zien hoe het presteert in hele organismen, vooral voor het verhogen van de circulatietijd en het controleren van het vermogen van het computermodel om het breken van bloedstolsels in een realistische setting te voorspellen. Dr. Chen voegde toe:"Eenmaal volledig gevalideerd, de selectieve nanocapsules en het computermodel zouden kunnen dienen als krachtige platforms voor het ontwikkelen van nanomedicijnen die bloedstolsels tegengaan."

De studie is gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang .