Auflösen von Blutgerinnseln mit magnetischen Nanopartikeln

Blutgerinnsel, die zu Herzinfarkten und Schlaganfällen führen, sind weltweit eine der häufigsten Todesursachen. Das Hauptziel der Notfallmedizin in solchen Fällen ist es, das Blutgerinnsel aufzulösen und den Blutfluss im betroffenen Gefäß so schnell und sicher wie möglich wiederherzustellen. Ein wichtiger Bedarf besteht für Arzneimittel, die auf das Gerinnsel zielen und es auflösen, ohne Probleme in nicht betroffenen Blutgefäßen zu verursachen. Eine neue Studie beschreibt nun, wie magnetische Nanopartikel, die gerinnselauflösende Enzyme gezielt abgeben, eine effektive Lösung darstellen können.

zusammengesetztes Gerinnsel auflösendes Material

In der Zeitschrift berichten Wissenschaftler der ITMO-Universität und des Mariinsky-Krankenhauses in Sankt Petersburg, Russland, wie sie die neue Art von Medikamenten entwickelt und getestet haben.

Sie stellen fest, wie das magnetisch kontrollierte, enzymbasierte Medikament für die intravenöse Injektion sicher ist und Blutgerinnsel bis zu 4.000-mal wirksamer löst als derzeitige Medikamente.

Die Forscher schlagen vor, dass ihre Ergebnisse nicht nur den Weg zu effektiveren, die Blutgerinnsel auflösenden Medikamenten weisen, sondern auch die Dosierung von Medikamenten reduzieren und somit zahlreiche Nebenwirkungen vermeiden.

Wenn ein Blutgerinnsel oder eine Thrombose auftritt, blockiert es den Blutfluss in dem betroffenen Blutgefäß und stoppt essentiellen Sauerstoff und Nährstoffe, die das umgebende Gewebe erreichen. Wenn das Gerinnsel nicht innerhalb weniger Stunden entfernt wird, beginnt das Gewebe zu sterben.

Selbst wenn das Gerinnsel schnell aufgelöst wird, besteht jedoch ein Risiko von Nebenwirkungen, da die gegenwärtigen enzymbasierten Arzneimittel das gesamte Zirkulationssystem und nicht nur das Gerinnsel beeinflussen.

Die Forscher stellen fest, dass in den entwickelten Ländern im Durchschnitt in 15 Prozent der Fälle eine gerinnselauflösende Behandlung effektiv durchgeführt wird. In Russland ist die Zahl viel niedriger, näher bei 2 Prozent. Menschen, die nicht in der glücklichen Lage sind, von dem Verfahren zu profitieren, sehen sich der Wahrscheinlichkeit einer Behinderung oder des Todes gegenüber.

Aktuelle Gerinnsel auflösende Medikamente "wie Vorschlaghammer"

Da die derzeit verfügbaren Gerinnsel auflösenden Medikamente Enzyme enthalten, die das Gerinnsel angreifen, sobald sie in den Körper injiziert sind, beginnt das Immunsystem, es anzugreifen, was seine Wirksamkeit schnell verringert. Um dies zu überwinden, werden die Medikamente in KO-Dosen verabreicht, in der Hoffnung, dass zumindest einige die Gerinnsel erreichen werden, bevor sie ihre Wirkung verlieren.

Es ist wie "mit einem Vorschlaghammer eine Nuss knacken", sagt Co-Autor Ivan Dudanov, der das regionale Herz-Kreislauf-Zentrum des Mariinsky Krankenhauses leitet.

Selbst um ein kleines Gerinnsel aufzulösen, das ein Gefäß blockiert, das nur 1-2 Millimeter breit ist, beeinflusst das Medikament das gesamte Netzwerk von Blutgefäßen, erklärt Dudanov und fügt hinzu:

"Um die Situation zu ändern, haben wir uns entschlossen, eine Methode der gezielten Arzneimittelabgabe zu entwickeln, mit der wir die Dosierung erheblich reduzieren und sicherstellen können, dass der gesamte therapeutische Effekt auf das Gerinnsel konzentriert ist."

In ihrer Studie beschreiben die Forscher, wie sie aus einem Verbundmaterial ein poröses Magnetitgerüst mit Urokinase-Molekülen herstellen – einem Enzym, das in der Medizin häufig als gerinnselauflösendes oder thrombolytisches Agens eingesetzt wird.

Das Material kann auf zwei Arten verwendet werden: entweder als gerinnselauflösende Beschichtung für künstliche Blutgefäße oder als injizierbare Lösung von Nanopartikeln, die mithilfe eines externen Magneten zu Gerinnseln geführt werden können.

Ein wichtiges Merkmal des Magnetitgerüsts des neuen Materials ist, dass es das gerinnselauflösende Enzym vor einem Angriff durch das Blut schützt.

Die Forscher bemerken, dass sie nicht die ersten sind, die die Verwendung eines Kompositmaterials vorschlagen, um gerinnselauflösende Enzyme zu tragen. Die meisten anderen Lösungen basieren jedoch auf einer langsamen Freisetzung, die schließlich ihre Wirksamkeit verliert.

Löst Gerinnsel 4.000-mal besser als aktuelle Enzymarzneimittel auf

In ihrer Studie zeigen die Forscher, wie sich ihr Material anders verhält – das gerinnselauflösende Enzym laugt nicht aus und bewahrt seine Wirksamkeit für einen viel längeren Zeitraum.

Die Autoren schlussfolgern, dass das neue Komposit "eine gute thrombolytische Aktivität zeigt". Sie fügen hinzu:

"Hier berichten wir zum ersten Mal über die Produktion von thrombolytisch magnetischem Kompositmaterial mit nicht-freisetzendem Verhalten und längerer Wirkung."

Erstautor Andrey Drozdov, Forscher für fortgeschrittene Materialien und Technologien an der ITMO University, sagt:

"Die Rate, mit der das neue Medikament das Gerinnsel auflösen kann, übertrifft ungeschützte Enzyme um etwa das 4.000-fache."

Er und sein Team sagen, dass ihr Material für den menschlichen Gebrauch sicher sein sollte, da es Komponenten umfasst, die bereits für die intravenöse Injektion zugelassen wurden.

Sie schlagen vor, dass das Material auch eine Rolle bei der Verhinderung von Blutgerinnseln spielen könnte – es könnte im Blut zirkulieren und die Blutgefäße sanft reinigen. Es könnte dort für eine lange Zeit aktiv bleiben und wenn verbraucht würde natürlich durch die Leber passieren und wie jeder andere Metabolit ausgeschieden werden.

Das Team plant nun, präklinische Studien ihres neuen thrombolytischen Systems bei Säugetieren durchzuführen.

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