Forskare från ITMO University har hittat ett sätt att effektivt stoppa inre blödningar via magnetiskt drivna nanopartiklar som innehåller trombin. Ett läkemedel baserat på dessa nanopartiklar kan injiceras intravenöst och levereras direkt till platsen för en kärlskada. Det kan påskynda lokal koagelbildning och minska den totala blodförlusten med 15 gånger. Nanopartiklarna är inte giftiga för människor och kan potentiellt användas för säker behandling. Resultaten publicerades i Vetenskapliga rapporter .

Inre blödningar är en allvarlig medicinsk nödsituation. Det kan orsakas av många medicinska tillstånd som trauman eller kroniska sjukdomar och det förekommer i olika kroppsdelar inklusive hjärnan eller magen. Ändå är prognosen för de flesta fall ganska pessimistisk, eftersom inre blödningar vanligtvis orsakar hematom, organdysfunktion och massiv blodförlust. Till exempel, gastrointestinala blödningar uppskattades nyligen stå för upp till 20, 000 dödsfall endast i USA.

Det enda möjliga sättet att undvika dessa faror är att tillhandahålla en korrekt och snabb medicinsk behandling. Även om det finns flera läkemedel som kan stoppa allvarlig blodförlust, ingen av dem kan hjälpa helt utan kirurgiskt ingrepp. I ett försök att stoppa blödningen mer effektivt, forskare utvecklar läkemedel som kan appliceras med en enkel injektion. Huvudproblemet med sådana läkemedel är att läkemedlet måste initiera koagelbildning endast på platsen för kärlskada istället för att påverka hela kärlsystemet.

I en ny studie, forskare från ITMO University föreslog att man skulle använda magnetdrivna nanopartiklar för att lösa detta problem. Partiklarna består av två nyckelkomponenter. Den första är trombin, ett enzym som ansvarar för blodets koagulering. Det interagerar med proteinet som kallas fibrinogen och utlöser koagelbildning för att blockera det skadade kärlet. Trombinet är inlindat i en speciell porös matris gjord av magnetit. Detta mineral är den andra huvudingrediensen och möjliggör exakt kontroll av rörelsen av partiklar inuti kroppen med hjälp av ett externt magnetfält.

Magnetiska nanopartiklar med trombin har låg aktivitet och orsakar inte blodpropp om de är jämnt fördelade i blodkärlen. Därför är det möjligt att injicera en lösning av partiklar intravenöst och lokalisera dem där det behövs med hjälp av en magnet. När patienten får en extra portion fibrinogen, trombinpartiklar runt skadestället interagerar med det och blödningen upphör snabbare.

"Vi testade nanopartiklarnas effektivitet på humana blodplasmaprover och en speciell kärlmodell, " säger Andrey Drozdov, medlem av SCAMT Laboratory vid ITMO University. "Efter de första experimenten med plasma, vi fick reda på att trombin i våra nanopartiklar är mindre aktivt jämfört med dess fria variant. Ändå fortsatte vi med testerna och körde ytterligare experiment på en modell av blodomloppet. Vi kunde observera hur nanopartiklar beter sig när kärlet är skadat. Det visade sig att magnetisk lokalisering kompenserar för lägre aktivitet. Nanopartiklar minskar koaguleringstiden med 6,5 gånger och kan minska den totala blodförlusten med 15 gånger."

"Att syntetisera dessa nanopartiklar är inte lätt, " säger chefen för laboratoriet Vladimir Vinogradov. "Det är viktigt att hålla nere deras storlek till 200 nanometer; annars är de inte lämpliga för injektion. Dessutom, milda syntesförhållanden krävs så att trombinmolekylen inte bryts ner och förlorar sin aktivitet helt. Till sist, vi kunde bara använda biokompatibla komponenter. Vi kontrollerade toxiciteten hos våra partiklar med mänskliga celler och såg till att de är helt säkra även under långvarig exponering."

Detta arbete är en del av ett större projekt som syftar till att skapa hybrida nanomaterialbaserade hemostatiska läkemedel. Forskare planerar för närvarande att testa läkemedlet baserat på det erhållna materialet på djurmodeller och, i händelse av framgång, köra kliniska prövningar. Forskare hoppas kunna skapa ett nanopartikelbaserat hemostassystem som snabbt och effektivt kan stoppa inre blödningar.