Kardiovaskulär sjukdom, som dödar en australiensare var 12:e minut, orsakas av en hårdnande av artärerna på grund av onormala avlagringar av fett och kolesterol (känd som plack) i artärens inre slemhinna; en process som kallas ateroskleros. När plackavlagringar brister, detta kan orsaka hjärtinfarkt och stroke. Men vad händer om placken kan förhindras från att spricka med hjälp av mikroskopiska nanopartiklar?

Det är potentialen hos spännande nya organiska nanopartiklar som först utvecklades i Kanada för diagnos och behandling av cancer. Nu, forskare vid Center for Nanoscale BioPhotonics (CNBP) undersöker hur dessa nanopartiklar kan användas för att identifiera och avväpna instabila plackavlagringar.

"Dessa partiklar har använts för att upptäcka och behandla tumörer, men vi misstänker att de kan användas för vaskulär hälsa, för upptäckt och behandling av ateroskleros, sa Victoria Nankivell, en Ph.D. student vid CNBP partnerorganisation, South Australian Health and Medical Research Institute, i Adelaide. "Det finns några unika egenskaper hos denna nanopartikel som gör den lämplig för att rikta in sig på nyckelceller i åderförkalkning, som makrofager, en nyckelcellstyp som finns i aterosklerotisk plack."

Makrofager är en typ av vita blodkroppar i immunsystemet som uppslukar och smälter cellulärt skräp och främmande material, såsom mikrober. Makrofager, särskilt, producera små proteiner, känd som cytokiner, som uppmuntrar inflammatoriska immunsvar, förstorar placket och gör det mer benäget att brista.

När placket har spruckit, detta leder till blockeringar i blodkärlen som matar hjärtat, orsakar hjärtinfarkt; eller kärl som matar hjärnan, orsakar en stroke.

De nya nanopartiklarna, känd som porfysomer, är organiska nanopartiklar uppfunna av Prof Gang Zheng, en partnerutredare för CNBP baserad på University of Torontos University Health Network. Används för att upptäcka och kartlägga cancertumörer, de kan också lätt spåras med svagt ljus fluorescens och har stora kärnor som kan laddas med droger och andra medel.

Porfysomer är baserade på ett protein som finns i högdensitetslipoproteiner, eller HDL, känd som "bra kolesterol". HDL är kända för att begränsa de inflammatoriska processer som ligger bakom åderförkalkning genom att avbryta plackskapandet i flera viktiga stadier.

Dr Christina Bursill, CNBP:s chefsutredare för vaskulär hälsa baserad på University of Adelaide nod, och Nankivells handledare, hade en aning porfysomer kan också ha antiinflammatoriska effekter vid åderförkalkning. Hon inledde ett samarbete med Prof Zhengs grupp för att testa idén. Och hon hade rätt.

"Vi har nu visat i kultur att porfysomer har antiinflammatoriska effekter i aterosklerotiska plack, ", sa Nankvell. "När vi stimulerar makrofager med en inflammatorisk stimulans, these particles reduce the inflammatory response in those macrophages.

"We've also shown that the particles can increase the removal of cholesterol from macrophages—that's something that HDL also does, " she added. "We don't quite know what it is about the porphysomes that are making it anti-inflammatory, so we want to investigate that further."

Porphysomes can also carry short-lived radioactive nuclides for extremely accurate tracking. Hence, Bursill's team plans use them to detect and track the progression of atherosclerosis in mice, to understand how the nanoparticles have their effect. För detta, they are collaborating with the Baker Heart and Diabetes Institute in Melbourne, which has bred experimental mice that can be induced to develop atherosclerosis that closely resembles the plaque instability that leads to plaque rupture in humans.