Onderzoek onthult veelbelovende technologie voor de behandeling van sepsis met behulp van functionele magnetische nanoclusters

Een onderzoeksteam heeft een nieuwe technologie geïntroduceerd die ontstekingsveroorzakende stoffen uit extracorporaal bloed kan verwijderen. Het team, geleid door professoren Joo Hun Kang en Jinmyoung Joo van de afdeling Biomedische Technologie van UNIST, in samenwerking met professor Jae Hyuk Lee van het Seoul National University Bundang Hospital, verwacht dat deze innovatie wegen zal openen voor de behandeling van sepsis door uitstekende therapeutische effecten aan te tonen. onder omstandigheden die vergelijkbaar zijn met die van echte patiënten.

In hun studiegepubliceerd in Kleine methodenpresenteerde het team een ​​klinisch toepasbaar magnetisch extracorporaal bloedreinigingsapparaat dat gebruik maakt van magnetische nanodeeltjes (MNP’s) omhuld door nanoblaasjes afgeleid van rode bloedcellen (RBC-MNV’s).

Door gebruik te maken van superparamagnetische nanoclusters (SPNC’s) is de nieuwe methode in staat om snel en effectief pathogene en pathogeengerelateerde stoffen te verwijderen die sepsis veroorzaken. Hun bevindingen uit preklinische experimenten bevestigden ook de klinische bruikbaarheid van hun op SPNC gebaseerde bloedzuiveringsmethode door dodelijk geïnfecteerde bacteremische modelvarkens te behandelen die vergelijkbare fysiologische kenmerken hebben als mensen.

“Onze studie benadrukt de significante vermindering van pathogene agentia in zowel het bloed als de belangrijkste organen, evenals de verbetering van hemodynamische en hematologische parameters, gevolgd door het behoud en herstel van belangrijke orgaanfuncties”, aldus professor Kang.

“Bovendien was het mogelijk om zonder voorafgaande diagnose een breed scala aan ziekteverwekkers en ontstekingsstoffen in het bloed en de belangrijkste organen effectief te verwijderen, wat leidde tot een baanbrekend behandeleffect.”

Sepsis is een systemische abnormale ontstekingsreactie op een infectie, die ervoor zorgt dat het immuunsysteem weefsels aanvalt en leidt tot ontstekingen en mogelijke orgaanschade. Tot nu toe zijn er echter geen effectieve farmacologische behandelingen voor sepsis.

In een eerder onderzoek uit 2022 ontwikkelden professor Kang en zijn onderzoeksteam een ​​soortgelijke technologie met behulp van wegvangende MNP’s omhuld door nanoblaasjes afgeleid van bloedcellen (MNV’s), die magnetisch een extreem scala aan ziekteverwekkers uitroeien in een extracorporaal circuit.

De technologie die in het eerdere onderzoek werd ontwikkeld, had echter technische beperkingen in de klinische praktijk, waardoor het vanwege de lage magnetisatiesnelheid een uitdaging was om enkele liters extracorporaal bloed te zuiveren. De technologie vertoonde ook technische beperkingen in de feitelijke klinische praktijk. Het was moeilijk om meerdere liters bloedmonsters buiten het lichaam te reinigen vanwege de lage magnetische gevoeligheid, een kracht die wordt aangetrokken door een extern magnetisch veld.

Het team voerde theoretische berekeningen uit om de omvang en distributie van MNP’s te bepalen die nodig zijn om het bloed van volwassen patiënten binnen een uur te zuiveren en identificeerde optimale waarden. Door een nieuwe hydrothermische synthesemethode te ontwikkelen, waren ze in staat SPNC’s te synthetiseren met een verbeterde magnetisatiesnelheid en deeltjesuniformiteit.

Ze valideerden verder de klinische bruikbaarheid van hun op SPNC gebaseerde bloedzuiveringsmethode door dodelijk geïnfecteerde bacteremische modelvarkens te behandelen. Er is ook bevestigd dat hun extracorporale apparaat een breed scala aan ziekteverwekkers snel kan vangen en magnetisch kan scheiden bij hoge bloedstroomsnelheden (> 6 L h).⁻¹) in een varkenssepsismodel.

“De nieuw ontwikkelde technologie voor het synthetiseren van superparamagnetische nanodeeltjes zal ook voordelen bieden bij veiligheidsevaluaties door bijwerkingen te minimaliseren en ervoor te zorgen dat er geen magnetische nanodeeltjes in het bloed van de patiënt achterblijven”, aldus eerste auteur Sung Jin Park, onderzoeker Suhyun Kim en In Won Park.

“We zijn van plan medische hulpmiddelen te certificeren en te implementeren, zodat deze technologie op medisch gebied kan worden gebruikt”, zei professor Kang. “Door een nieuw concept van technologie voor de behandeling van infectieziekten te ontwikkelen die kan worden gebruikt als strategie voor gezondheidsbeveiliging om te reageren op nieuwe en gemuteerde uitbraken van infectieziekten, streven we ernaar verschillende soorten ziekteverwekkers te verwijderen zonder voorafgaande diagnose.”