Verrassende levensduur van nanodeeltjespasta biedt hoop op chirurgie-sparende techniek

Een op nanotechnologie gebaseerd systeemafgiftesysteem dat is ontwikkeld bij UVA Health om patiënten te redden van herhaalde operaties is gebleken onverwacht langdurige voordelen te hebben in laboratoriumtests-een veelbelovend teken voor het potentieel om menselijke patiënten te helpen.

De aanpak zou chirurgen in staat stellen een pasta van nanodeeltjes met hydrogel op getransplanteerde aderen aan te brengen om de vorming van schadelijke blokkades in de aderen te voorkomen. Deze blokkades dwingen vaak hart- en dialysepatiënten om herhaalde operaties te ondergaan; Sommige dialysepatiënten hebben schijnbaar eindeloze procedures nodig op beide armen en vervolgens een been of rond hun sleutelbeen zodat ze hun levensreddende behandeling kunnen blijven krijgen.

Terwijl de innovatie van UVA, genaamd “Pericelle”, bemoedigende resultaten opleverde in vroege testen, zijn er vragen over hoe lang de voordelen van deze vorm van medicijnafgifte zouden kunnen duren. Zou deze snelle en gemakkelijke procedure, uitgevoerd tijdens de eerste aderoperatie, patiënten maanden later blijven beschermen?

Dat was de hoop, maar zelfs de UVA -wetenschappers waren verrast door hun laatste resultaten: niet alleen werkte Pericelle na drie maanden – toen de toegepaste geneesmiddelenvoorraad op was – maar het bleef na zes maanden werken en werkte nog steeds na negen maanden.

De wetenschappers kunnen de onverwacht duurzame voordelen niet volledig verklaren. Maar ze zijn enthousiast over wat het suggereert voor het potentieel van hun techniek.

“Dit is een groot probleem omdat de behandeling veel langer zou kunnen werken dan we oorspronkelijk dachten, veel verder dan wat mensen zouden verwachten,” zei onderzoeker Lian-Wang Guo, Ph.D., die de techniek ontwikkelt met UVA’s K. Craig Kent, MD. “Het is zo opwindend dat één behandeling de schadelijke blokkades gedurende vele maanden kan voorkomen.”

Een aftap van $ 5 miljard gezondheidszorg

Kent, een vaatchirurg die ook UVA -gezondheid leidt, is goed bekend met de uitdagingen die verband houden met “revascularisatie” -procedures. Deze procedures worden gebruikt om hart- en vaatziekten te behandelen door de benodigde bloedstroom te herstellen – een chirurg kan bijvoorbeeld een ader van het been naar het hart verplaatsen voor patiënten met hartfalen.

De procedure wordt ook gebruikt om toegangspunten te creëren voor patiënten die dialyse nodig hebben. Een slagader en ader in de arm, bijvoorbeeld, worden vaak aan elkaar geënt, zodat het bloed van een patiënt uit het lichaam kan worden verwijderd, gereinigd en vervolgens kan worden teruggekeerd. Deze dialyseverbindingspunten worden “arterioveneuze fistels” of AVF’s genoemd, en het beheer ervan bij patiënten met eindstadium nierziekte wordt naar schatting het Amerikaanse gezondheidszorgsysteem elk jaar $ 5 miljard kosten.

Het probleem is dat revascularisaties vaak het probleem veroorzaken dat ze proberen op te lossen: onvoldoende bloedstroom. De operatie zelf veroorzaakt een opeenhoping van cellen in de bloedvaten die de bloedtoevoer verstikt.

“Herhaalde operaties voor vasculaire toegang en revascularisatie zijn niet alleen een grote last voor patiënten – ze vertegenwoordigen een dringende, onvervulde behoefte in de geneeskunde,” zei Kent, Chief Executive Officer van UVA Health en UVA’s Executive Vice President for Health Affairs.

“De druk op het leven van patiënten en het gezondheidszorgsysteem is enorm, en innovatieve oplossingen zoals Pericelle bieden de mogelijkheid om dit paradigma te veranderen. We hebben wanhopig alternatieven nodig die duurzame, langetermijnresultaten kunnen opleveren.”

Kent, Guo en hun medewerker Shaoqin Gong, Ph.D., aan de Universiteit van Wisconsin-Madison, hoop dat Pericelle het antwoord zou kunnen zijn. Chirurgen zouden de hydrogelpasta op bloedvaten toepassen om een ​​medicijn, rapamycine, te leveren, die de groei van invasieve cellen kunnen voorkomen.

De UVA -wetenschappers hadden gehoopt dat de resultaten van hun nieuwste onderzoek de conventionele wijsheid zouden tarten en aantonen dat het medicijn voordelen zou hebben, zelfs nadat de toegepaste aanbod binnen drie maanden op was. Zes maanden dachten ze, zou geweldig zijn; Maar ze waren wowed om te zien dat het nog steeds in laboratorium ratten werkte na negen maanden.

Hoewel veel meer onderzoek moet worden gedaan voordat de aanpak beschikbaar zou kunnen worden gesteld aan patiënten, worden de wetenschappers aangemoedigd door hun nieuwste mijlpaal en optimistisch over wat ons te wachten staat. Dit soort geavanceerde nanotechnologieonderzoek zal een belangrijke pijler zijn van UVA’s Paul and Diane Manning Institute of Biotechnology, nu in aanbouw in Fontaine Research Park in Charlottesville.

“Als we een manier kunnen vinden om de behoefte aan herhaalde operaties te voorkomen, zal dit een enorme impact hebben op het leven van de patiënt,” zei Guo van het Department of Surgery van de School of Medicine en het Robert M. Berne Cardiovascular Research Center.

Parallel met hun werk aan Pericelle, ontwikkelen Guo en Kent ook een andere chirurgische benadering, genaamd “Epinanopaint“Dat zou chirurgen” nanodeeltjes laten “op aderen om te voorkomen dat de aderen in de toekomst verstopt raken.

The research team consisted of Takuro Shirasu, Go Urabe, Nisakorn Yodsanit, Yitao Huang, Ruosen Xie, Matthew S. Stratton, Matthew Joseph, Zhanpeng Zhang, Yuyuan Wang, Jing Li, Runze Tang, Lynn M. Marcho, Li Yin, Eric W . De onderzoekers hebben geen financieel belang in het werk.