Nieuw nanozym voorkomt overtollige stolling

Onderzoekers van het Indian Institute of Science (IISC) hebben een op kunstmatige metalen gebaseerd nanozym ontwikkeld dat mogelijk kan worden gebruikt om abnormale bloedstolling te klemmen veroorzaakt door aandoeningen zoals pulmonale trombo-embolie (PTE).

Het werk is gepubliceerd in het dagboek Angewandte Chemie International Edition.

Onder normale omstandigheden worden, wanneer een bloedvat gewond is, gespecialiseerde bloedcellen genaamd bloedplaatjes geactiveerd en samen rond het vat om beschermende bloedstolsels te vormen. Dit proces, bekend als de bloedstollingscascade (hemostase), omvat een complexe reeks eiwitinteracties veroorzaakt door signalen van fysiologische agonisten (chemicaliën) zoals collageen en trombine.

Wanneer deze signalen echter in de war raken in omstandigheden zoals PTE of ziekten zoals Covid-19, nemen oxidatieve stress en niveaus van toxische reactieve zuurstofspecies (ROS) toe, wat leidt tot overactivering van bloedplaatjes. Dit veroorzaakt de vorming van overtollige stolsels in het bloedvat, wat bijdraagt ​​aan trombose, een belangrijke oorzaak van morbiditeit en mortaliteit.

Om deze uitdaging aan te gaan, hebben onderzoekers onder leiding van G Muiensh, professor aan de afdeling anorganische en fysische chemie, nanomaterialen ontwikkeld die de activiteit van natuurlijke antioxiderende enzymen nabootsen, die reactieve oxidatieve moleculen reactieve oxidatieve moleculen opruimen.

Deze “nanozymen” werken door ROS-niveaus te beheersen, waardoor de overactivering van bloedplaatjes wordt voorkomen die leidt tot overtollige stolselvorming of trombose.

Het team gesynthetiseerde redox -actieve nanomaterialen van verschillende maten, vormen en morfologieën via een reeks gecontroleerde chemische reacties die beginnen met kleine bouwstenen. Vervolgens geïsoleerde bloedplaatjes uit menselijk bloed, activeerden ze met behulp van fysiologische agonisten en testten hoe effectief de verschillende nanozymen overtollige bloedplaatjesaggregatie konden voorkomen.

Het team ontdekte dat bolvormige vanadium pentoxide (v₂O₅) Nanozymen waren het meest efficiënte – deze materialen bootsen een natuurlijk antioxidant -enzym na dat glutathionperoxidase wordt genoemd om oxidatieve stress te verminderen.

“Het was een uitdaging om de pure vorm van het nanozym te krijgen met alleen de +5 oxidatietoestand van vanadiumoxide. Dit was belangrijk omdat de +4 oxidatietoestand giftig is voor de cellen,” legt Sherin GR, Ph.D. student en een van de hoofdauteurs.

“De unieke chemie van het vanadiummetaal is cruciaal omdat de redox -reacties die ROS -niveaus verlagen, op het oppervlak van het vanadiumnanomateriaal plaatsvinden”, voegt Makenesh toe.

Het team injecteerde het nanozym in een muismodel van PTE en ontdekte dat het de trombose aanzienlijk verminderde en de overlevingspercentages van de dieren verhoogde. Ze zagen ook het gewicht, het gedrag en de bloedparameters van het dier gedurende maximaal vijf dagen na het injecteren van het nanozym en vonden geen toxische effecten.

Anti-bloedplaatjesgeneesmiddelen die zich richten op trombose hebben soms bijwerkingen zoals verhoogde bloedingen.

“In tegenstelling tot conventionele geneesmiddelen tegen platelet die de fysiologische hemostase verstoren, moduleren de nanozymen de redox-signalering en interfereren ze niet met de normale bloedstolling. Dit betekent dat ze geen bloedingscomplicaties zullen veroorzaken die een grote zorg zijn voor de huidige therapieën,” zegt Bidare N Sharathbabu, Ph.D. student en een van de hoofdauteurs.

Het team is nu van plan om de werkzaamheid van het nanozym te verkennen bij het voorkomen van ischemische beroerte, die ook wordt veroorzaakt door verstopping van bloedvaten. “We zijn hoopvol over klinische studies bij mensen omdat we onze experimenten met menselijke bloedplaatjes hebben gedaan en ze hebben gewerkt”, zegt Makenesh.