Fysikalisk-kemiska lastväxlande nanopartiklar (CSNP) designade av KAIST kan avsevärt minska kolesterol och makrofagskumceller i artärer, som är de två huvudsakliga triggerna för aterosklerotisk plack och inflammation.

Den CSNP-baserade kombinationsbehandlingen av läkemedel visade sig utöva kolesterolsänkande, antiinflammatorisk, och antiproliferativa funktioner av två vanliga mediciner för att behandla och förebygga åderförkalkning som är cyklodextrin och statin. Professor Ji-Ho Park och Dr Heegon Kim från KAISTs institution för bio- och hjärnteknik sa att deras studie har visat stor potential för framtida tillämpningar med minskade biverkningar.

Åderförkalkning är en kronisk inflammatorisk kärlsjukdom som kännetecknas av ackumulering av kolesterol och kolesterolbelastade makrofagskumceller i intima. När denna aterosklerotiska plack täpper till och smalnar av artärväggarna, de begränsar blodflödet och orsakar olika kardiovaskulära tillstånd som hjärtinfarkt och stroke. Hjärtinfarkt och stroke är världens första respektive femte dödsorsak.

Oral statinadministration har använts på kliniker som en standardvård för åderförkalkning, som ordineras för att sänka kolesterolet i blodet och hämma dess ansamling i placket. Även om statiner effektivt kan förhindra utvecklingen av placktillväxt, de har endast visat blygsam effektivitet när det gäller att eliminera den redan etablerade placket. Därför, Patienter måste ta statiner för resten av livet och kommer alltid att medföra risken för plackbristningar som kan utlösa en blodpropp.

För att ta itu med dessa problem, Professor Park och Dr Kim utnyttjade ett annat antiaterogent medel som heter cyklodextrin. I deras tidning publicerad i Journal of Controlled Release den 10 mars, Professor Park och Dr. Kim rapporterade att den polymera formuleringen av cyklodextrin med en diameter på cirka 10 nanometer (nm) kan ackumuleras inom aterosklerotisk plack 14 gånger mer och effektivt minska placken även vid lägre doser, jämfört med cyklodextrin i en icke-polymerstruktur.

Dessutom, även om cyklodextrin är känt för att ha en cytotoxisk effekt på hårceller i snäckan, som kan leda till hörselnedsättning, cyklodextrinpolymerer utvecklade av professor Parks forskargrupp uppvisade en varierande biodistributionsprofil och hade inte denna bieffekt.

I uppföljningsstudien som rapporterades i ACS Nano den 28 april, forskarna utnyttjade både cyklodextrin och statin och bildade cyklodextrin-statin-läkemedelskomplexet, baserat på tidigare fynd att varje läkemedel kan utöva lokal anti-ateroskleroseffekt i placket. De komplexa bildningsprocesserna optimerades för att erhålla homogena och stabila nanopartiklar med en diameter på cirka 100 nm för systematisk injektion.

Den terapeutiska synergin mellan cyklodextrin och statin skulle enligt uppgift kunna förbättra plackinriktad läkemedelsleverans och antiinflammation. Cyklodextrin ledde till regression av kolesterol i den etablerade plack, och statinerna visades hämma proliferationen av makrofagskumceller. Studien föreslog att kombinationsbehandling krävs för att lösa den komplexa inflammatoriska kolesterolrika mikromiljön i placket.

Professor Park sa, "Medan nanomedicin främst har utvecklats för behandling av cancer, våra studier visar att nanomedicin också kan spela en betydande roll för att behandla och förebygga åderförkalkning, som orsakar olika hjärt -kärlsjukdomar som är de främsta dödsorsakerna världen över. "