Наночастицы восстанавливают кровоток в мозге

Наночастицы, разработанные в Университете Райса и протестированные в сотрудничестве с Медицинским колледжем Бейлора, могут значительно улучшить экстренное лечение пациентов с черепно-мозговой травмой, включая легкие повреждения.

Комбинированные полиэтиленгликоль-гидрофильные углеродные кластеры (PEG-HCC), уже испытываемые для улучшения лечения рака, также являются эффективными антиоксидантами. В исследованиях на животных инъекции PEG-HCC во время начального лечения после травмы помогли восстановить баланс сосудистой системы мозга.

Результаты опубликованы в журнале Американского химического общества ACS Nano.

Инфузия PEG-HCC, быстро стабилизирующая мозговой кровоток, стала бы значительным прорывом для служб экстренной помощи и военных медиков.

Проблема: избыток супероксида

При черепно-мозговой травме клетки выделяют в кровь чрезмерное количество активной формы кислорода (ROS) — супероксида (SO). Это токсичные свободные радикалы. Здоровый организм нейтрализует их с помощью фермента супероксиддисмутазы (SOD), но даже легкая травма может вызвать выброс SO, подавляющий естественную защиту мозга.

"Супероксид — наиболее разрушительный из ROS, поскольку он является предшественником многих других", — пояснил соавтор Джеймс Тур. SO нарушает механизм ауторегуляции, который управляет чувствительной системой кровообращения мозга, что может привести к дополнительному повреждению.

Решение: наночастицы-«гасители»

В тестах наночастицы PEG-HCC немедленно и полностью подавляли активность супероксида, позволяя системе ауторегуляции быстро восстановить баланс. В то время как один фермент SOD может изменить только одну молекулу SO за раз, одна наночастица PEG-HCC размером 2–3 нм в ширину и 30–40 нм в длину может "погасить" сотни или тысячи радикалов.

"Это самый удивительно эффективный метод, который я когда-либо видел, — сказал соавтор Томас Кент. — Буквально в течение нескольких минут после инъекции церебральный кровоток возвращается к норме".

Безопасность и перспективы

Наночастицы в ходе испытаний не показали признаков токсичности. Период полувыведения PEG-HCC из крови составил от двух до трех часов. Тесты in vitro с различными типами клеток также не выявили токсичности.

Исследование имеет значение и для пациентов с инсультом, и для реципиентов донорских органов. Следующим шагом команды станет воспроизведение положительных результатов в независимой лаборатории.