Биоразлагаемые наносферы — новый подход к лечению токсических поражений и доставке лекарств

Новая технология для очистки крови жертв радиологических, химических и биологических атак разрабатывается совместно Национальной лабораторией Аргонн, Институтом радиобиологических исследований Вооружённых сил и Госпиталями Чикагского университета.

Помимо очистки крови от биологических и радиологических токсинов, технология перспективна для доставки терапевтических препаратов к целевым клеткам и органам. В технологии используются компоненты, одобренные FDA, и новый подход к магнитной фильтрации.

"Лучшее, что врачи могут сделать при большинстве биоопасных поражений, — это поддерживающая терапия", — сказал Майкл Камински из Отдела химической инженерии Аргонн. "Эта новая система будет предназначена для прямого удаления токсичных агентов из кровотока — быстро и эффективно".

"Хотя непосредственный фокус исследований сосредоточен на вероятных токсинах биологической, химической и радиологической войны, технологию можно распространить и на другие медицинские состояния", — сказал Аксель Дж. Розенгарт из Госпиталей Чикагского университета. "Система может подойти, например, для экстренных случаев передозировки лекарств или лечения различных хронических или острых заболеваний".

"Ключ к технологии — биоразлагаемые наносферы диаметром от 100 до 5000 нанометров", — сказал Камински, — "достаточно маленькие, чтобы проходить через крошечные кровеносные сосуды, но достаточно большие, чтобы избежать фильтрации из кровотока почками". Один нанометр — это одна миллионная метра, примерно в 70 000 раз меньше диаметра среднего человеческого волоса.

Частицы содержат магнитное соединение железа и покрыты полиэтиленгликолем, который предотвращает их атаку белыми кровяными клетками. К поверхности частиц прикреплены белки, которые связываются с определёнными токсичными агентами. Внутривенно введённые пациенту наносферы циркулируют по кровотоку, где их поверхностные белки связываются с целевыми токсинами.

"Как только наносферы выполнят свою работу", — сказал Розенгарт, — "они удаляются из кровотока с помощью небольшого двухканального шунта, похожего на трубку для обменного переливания, вставленного в артерию руки или ноги".

Шунт пропускает кровь через внешний магнитный сепаратор, где сильные магниты иммобилизуют железосодержащие частицы. Очищенная кровь вытекает из сепаратора и возвращается в кровоток.

Преимущества перед существующими методами

Эта система предлагает ряд преимуществ по сравнению с существующими методами очистки человеческой крови от радиоактивных и других опасных материалов. Текущие медицинские процедуры детоксикации крови человека ограничены несколькими типами токсинов и в основном сводятся к диализу и фильтрации.

Кроме того, доступные в настоящее время методы лечения могут занимать несколько часов, требуют оборота и фильтрации больших объёмов крови, довольно неэффективны в удалении токсинов и могут быть рискованными для пациента. По этим причинам текущие методы в основном ограничены пациентами с почечной недостаточностью и определёнными типами передозировки лекарств.

Существуют альтернативные методы лечения, такие как антитела и хелаторы — вещества, которые связываются с токсинами и нейтрализуют их. Эти методы можно использовать для определённых видов токсинов, но они неэффективны и могут вызывать серьёзные побочные эффекты, такие как аллергические реакции и отказ органов.

Доставка лекарств

Технология наносфер также разрабатывается для доставки лекарств, генов и иных не доставляемых терапий — таких как остро токсичные малые молекулы, пептиды и фармацевтические средства — к целевым клеткам и органам. Поверхности частиц могут быть спроектированы для обеспечения рецептор-опосредованного нацеливания на клетки, пролонгированной доставки лекарств или магнитного нацеливания на органы. Наносферы могут доставлять водорастворимые или масляные препараты.

Потенциальные области применения включают:

• Воздействие биологических токсинов
• Воздействие радиологических токсинов и радиозащита
• Внутреннее кровотечение
• Отёк мозга
• Терапия инсульта
• Терапия рака
• Острая травма, ведущая к почечной недостаточности

Проект разработал прототип магнитного фильтра, протестировал множество составов наносфер для специфических токсинов и проводит текущие испытания in vitro и in vivo.

Источник: Национальная лаборатория Аргонн