Магнитные наночастицы в 15 раз эффективнее останавливают внутренние кровотечения
Ученые из Университета ИТМО нашли способ эффективно останавливать внутренние кровотечения с помощью магнитных наночастиц, содержащих тромбин. Препарат на их основе можно вводить внутривенно и доставлять непосредственно к месту повреждения сосуда. Он ускоряет локальное образование тромба и может снизить общую кровопотерю в 15 раз. Частицы нетоксичны для человека и потенциально могут использоваться для безопасного лечения. Результаты опубликованы в Scientific Reports.
Внутренние кровотечения — серьезная медицинская проблема, возникающая из-за травм или хронических заболеваний. Они приводят к гематомам, дисфункции органов и массивной кровопотере. Например, только в США желудочно-кишечные кровотечения становятся причиной до 20 000 смертей в год.
Существующие препараты не могут полностью остановить сильную кровопотерю без хирургического вмешательства. Разрабатываемые инъекционные препараты должны инициировать свертывание крови только в месте повреждения сосуда, а не во всей сосудистой системе.
Ученые предложили использовать для решения этой проблемы управляемые магнитом наночастицы. Они состоят из двух ключевых компонентов:
- Тромбин — фермент, запускающий образование сгустка (тромба) для блокировки поврежденного сосуда.
- Магнетит — минерал, образующий пористую матрицу, в которую заключен тромбин. Он позволяет точно контролировать движение частиц в организме с помощью внешнего магнитного поля.
Наночастицы с тромбином обладают низкой активностью и не вызывают свертывания крови при равномерном распределении в сосудах. Поэтому раствор частиц можно ввести внутривенно и сконцентрировать в нужном месте с помощью магнита. При дополнительном введении пациенту фибриногена, тромбин в частицах взаимодействует с ним, и кровотечение останавливается быстрее.
Результаты испытаний:
- Эффективность проверяли на образцах плазмы крови человека и на специальной модели сосуда.
- Активность тромбина в наночастицах ниже, чем у свободного тромбина.
- Однако магнитная локализация компенсирует меньшую активность.
- Наночастицы в 6,5 раз сокращают время свертывания и могут в 15 раз уменьшить общую кровопотерю.
Особенности синтеза:
- Размер частиц не должен превышать 200 нанометров, иначе они не подходят для инъекций.
- Условия синтеза должны быть мягкими, чтобы молекула тромбина не разрушалась.
- Используются только биосовместимые компоненты.
- Проверка на токсичность подтвердила полную безопасность частиц для человеческих клеток даже при длительном воздействии.
Эта работа — часть большого проекта по созданию гемостатических препаратов на основе гибридных наноматериалов. Ученые планируют испытать препарат на животных моделях, а в случае успеха — провести клинические испытания. Цель — создать систему гемостаза на основе наночастиц для быстрой и эффективной остановки внутренних кровотечений.