Bloedstolselbrekende nanocapsules kunnen de bijwerkingen van bestaande behandelingen verminderen

Getest op menselijk bloed in het laboratorium, zouden de selectieve nanocapsules de bijwerkingen van een belangrijk middel dat bloedstolsels oplost, waaronder bloedingen in de hersenen, kunnen verminderen. Indien bevestigd met dierproeven, kunnen de nanocapsules het medicijn ook effectiever maken bij lagere doses.

Bloedstolsels, ook wel trombi genoemd, zijn een belangrijke oorzaak van beroertes en hartaanvallen, die wereldwijd de belangrijkste doodsoorzaken en gezondheidsproblemen zijn. Ze kunnen worden behandeld met een geneesmiddel dat stolsels oplost, weefselplasminogeenactivator (tPA) genaamd, dat stolsels verstoort om het geblokkeerde bloedvat te verwijderen en de bloedstroom te herstellen.

tPA kan echter levensbedreigende bloedingen buiten het doel veroorzaken en duurt slechts een paar minuten in de bloedsomloop, waardoor vaak herhaalde doses nodig zijn, wat het risico op bloedingen verder vergroot. Daarom wordt het alleen gebruikt voor een minderheid van mogelijk in aanmerking komende patiënten.

Nu hebben onderzoekers van Imperial College London ontdekt dat door tPA te omhullen in nieuw ontworpen kleine capsules, het specifieker kan worden gericht op schadelijke bloedstolsels met een langere circulatietijd. Ze ontwierpen de nanocapsules om zich te hechten aan geactiveerde bloedplaatjes die aanwezig zijn in trombi, de tPA-lading vrij te geven en stolsels op te lossen.

Hoofdauteur Dr. Rongjun Chen van Imperial’s Department of Chemical Engineering zei: “tPA heeft een smal venster tussen het gewenste effect en de bijwerkingen, dus we hebben het verpakt in een pakket dat dit therapeutische venster verlengt en de vereiste dosis minimaliseert. Onze resultaten zijn opwindend maar dier- en klinische studies zijn vereist voor validatie.”

Bloedstolsels zijn gemaakt van bloedcellen die bloedplaatjes worden genoemd en die bij activering aan elkaar worden gekoppeld. Deze bloedplaatjes worden bij elkaar gehouden door eiwitten die fibrinogeen worden genoemd en die zich binden aan geactiveerde bloedplaatjes en daartussen ‘bruggen’ vormen. De nieuwe nanocapsule, tPA-cRGD-PEG-NV genaamd, bootst fibrinogeen na, zodat het op zoek gaat naar stolsels in bloedvaten.

De onderzoekers testten dit op gezond menselijk bloed onder zowel statische omstandigheden, waarbij stilstaand bloed werd getest in petrischalen, als fysiologische stromingsomstandigheden in een gesimuleerd bloedvat. Om de stroomomstandigheden te testen, ontwierpen ze een computermodel om te simuleren hoe de ingekapselde tPA zou kunnen werken in circulerend bloed.

Ze ontdekten dat de nanocapsules zeer selectief waren in het binden aan geactiveerde bloedplaatjes en dat de tijd die nodig was om stolsels op te lossen vergelijkbaar was met die met niet-ingekapseld tPA.

Co-corresponderende auteur professor Xiao Yun Xu van Imperial’s Department of Chemical Engineering zei: “We hebben experimenteel en computationeel werk gecombineerd om deze nanocapsule te karakteriseren. Om ons computermodel te bouwen, hadden we een mechanistisch begrip nodig van de wisselwerking tussen de fysieke en biochemische processen van bloedstolsels Het model kan zeer nuttig zijn in dierproeven en klinische proeven van dit potentiële nanomedicijn, evenals bij het voorspellen van optimale dosering voor patiënten.”

Het speciaal gebouwde computermodel was in staat om het transport van nanocapsules naar de stolselplaats, de afgifte van tPA en de oplossing van stolsels te simuleren. Professor Xu voegde toe: “Onze simulatie illustreerde het potentieel in het voorspellen van de uitkomst van bloedstolselbehandelingen in klinisch relevante scenario’s.”

Co-auteur professor Simon Thom van Imperial’s National Heart and Lung Institute zei: “We hebben een manier gevonden om een ​​stollingsremmend medicijn nauwkeuriger gericht te maken, mogelijk de werkzaamheid te verbeteren en catastrofale bijwerkingen te verminderen. Dit veelbelovende werk demonstreert de activiteit van nano -ingekapselde tPA in een laboratoriumomgeving en maakt de weg vrij voor een veiligere afgifte van medicijnen met anderszins schadelijke bijwerkingen. Er is nu onderzoek nodig in hele organismen om de effectiviteit van de capsule in een meer realistische omgeving te bepalen. “

Vervolgens zullen de onderzoekers het ingekapselde tPA bij dieren testen om te zien hoe het presteert in hele organismen, vooral voor het verlengen van de circulatietijd en het controleren van het vermogen van het computermodel om het breken van bloedstolsels in een realistische omgeving te voorspellen. Dr. Chen voegde toe: “Eenmaal volledig gevalideerd, zouden de selectieve nanocapsules en het computermodel kunnen dienen als krachtige platforms voor de ontwikkeling van nanogeneesmiddelen die bloedstolsels doorbreken.”

De studie is gepubliceerd in Wetenschappelijke vooruitgang.