Ett forskarlag har introducerat en ny teknologi som kan ta bort inflammationsutlösande medel i extrakorporealt blod. Teamet, som leds av professorerna Joo Hun Kang och Jinmyoung Joo vid institutionen för biomedicinsk teknik vid UNIST, i samarbete med professor Jae Hyuk Lee från Seoul National University Bundang Hospital, förväntar sig att denna innovation kommer att öppna vägar för sepsisbehandling genom att visa utmärkta terapeutiska effekter under förhållanden liknande de hos faktiska patienter.
I deras studie, publicerad i Small Methods , presenterade teamet en kliniskt användbar magnetisk extrakorporeal blodrengöringsanordning som använder magnetiska nanopartiklar (MNP) omslutna av nanovesiklar härrörande från röda blodkroppar (RBC-MNVs).
Genom att använda superparamagnetiska nanokluster (SPNC) kan den nya metoden snabbt och effektivt ta bort patogena och patogenrelaterade ämnen som orsakar sepsis. Deras resultat från prekliniska experiment validerade också den kliniska användbarheten av deras SPNC-baserade blodreningsmetod genom att behandla dödligt infekterade bakteriemiska modellsvin som har liknande fysiologiska egenskaper som människor.
"Vår studie belyser den betydande minskningen av patogena agens i både blodet och större organ, såväl som förbättring av hemodynamiska och hematologiska parametrar, följt av bevarande och återställande av viktiga organfunktioner", konstaterade professor Kang.
"Dessutom var det möjligt att effektivt avlägsna ett brett spektrum av patogener och inflammatoriska ämnen i blodet och större organ utan föregående diagnos, vilket ledde till en genombrottsbehandlingseffekt."
Sepsis är ett systemiskt onormalt inflammatoriskt svar på infektion, vilket gör att immunsystemet attackerar vävnader och leder till inflammation och potentiella organskador. Men det finns för närvarande inga effektiva farmakologiska behandlingar för sepsis förrän nu.
I en tidigare studie som genomfördes 2022, utvecklade professor Kang och hans forskargrupp en liknande teknik med hjälp av renhållnings-MNP:er omslutna av nanovesiklar härledda från blodkroppar (MNV), som magnetiskt utrotar ett extremt antal patogener i en extrakorporeal krets.
Tekniken som utvecklades i den tidigare studien hade dock tekniska begränsningar i klinisk praxis, vilket gjorde det utmanande att rena flera liter extrakorporealt blod på grund av en låg magnetiseringshastighet. Tekniken visade också tekniska begränsningar i faktisk klinisk praxis. Det var svårt att rengöra flera liter extrakorporeala blodprover på grund av låg magnetisk känslighet, en kraft som attraherades av ett externt magnetfält.
Teamet genomförde teoretiska beräkningar för att bestämma storleken och fördelningen av MNP som är nödvändiga för att rena blodet hos vuxna patienter inom en timme och identifierade optimala värden. Genom att utveckla en ny hydrotermisk syntesmetod kunde de syntetisera SPNC med en förbättrad magnetiseringshastighet och partikellikformighet.
De validerade vidare den kliniska användbarheten av deras SPNC-baserade blodreningsmetod genom att behandla dödligt infekterade bakteriemiska modellsvin. Det har också bekräftats att deras extrakorporeala enhet omedelbart kan fånga och magnetiskt separera ett brett spektrum av patogener vid höga blodflödeshastigheter (>6 L h −1 ) i en sepsismodell av svin.
"Den nyutvecklade tekniken för att syntetisera superparamagnetiska nanopartiklar kommer också att erbjuda fördelar i säkerhetsutvärderingar genom att minimera biverkningar och säkerställa att inga magnetiska nanopartiklar finns kvar i patientens blod", säger första författaren Sung Jin Park, forskaren Suhyun Kim och In Won Park.
"Vi planerar att certifiera och implementera medicinsk utrustning så att denna teknik kan användas inom det medicinska området," sa professor Kang. "Genom att utveckla ett nytt koncept för teknik för behandling av infektionssjukdomar som kan användas som en hälsosäkerhetsstrategi för att svara på nya och muterade utbrott av infektionssjukdomar, strävar vi efter att ta bort olika typer av patogener utan föregående diagnos."
Mer information: Sung Jin Park et al, extrakorporeal blodbehandling med hjälp av funktionella magnetiska nanokluster mildrar organdysfunktion av sepsis hos svin, små metoder (2024). DOI:10.1002/smtd.202301428
Journalinformation: Små metoder
Tillhandahålls av Ulsan National Institute of Science and Technology
