Нанотехнологи создали «бомбу замедленного действия» для борьбы с сердечно-сосудистыми заболеваниями

Атеросклероз, приводящий к сужению артерий и развитию сердечно-сосудистых заболеваний, является основной причиной смерти во всем мире. До сих пор не существовало лечения, способного воздействовать исключительно на пораженные участки, чтобы повысить эффективность препарата и снизить побочные эффекты. Чтобы восполнить этот пробел, группа швейцарских исследователей из UNIGE, HUG и Базельского университета разработала настоящую «бомбу замедленного действия» — лечение, которое может распознавать пораженные области и воздействовать только на них.

В Швейцарии более 20 000 человек (37% всех смертей) ежегодно умирают от сердечно-сосудистых заболеваний, вызванных атеросклерозом. Существующие методы лечения не могут воздействовать исключительно на пораженные участки, что часто приводит к общим побочным эффектам. Например, внутривенная инъекция вазодилататора (вещества, расширяющего кровеносные сосуды), такого как нитроглицерин, расширяет как больные сосуды, так и остальные артерии. Это может привести к падению артериального давления, что ограничит желаемое увеличение кровотока, необходимое, например, во время сердечного приступа.

Чтобы повысить эффективность лечения атеросклероза и снизить побочные эффекты, команда исследователей разработала наноконтейнеры, способные высвобождать свое вазодилатирующее содержимое исключительно в пораженных областях.

Нанотехнологии в медицине

Хотя специфический биомаркер атеросклероза не идентифицирован, существует физическое явление, присущее стенозу (сужению кровеносных сосудов), известное как напряжение сдвига. Эта сила возникает из-за колебаний кровотока, вызванных сужением артерии, и действует параллельно потоку крови. Используя это явление, исследователи создали «бомбу замедленного действия» — наноконтейнер, который под давлением напряжения сдвига в стенозированных артериях высвобождает свое вазодилатирующее содержимое.

Изменяя структуру определенных молекул (фосфолипидов) в классических наноконтейнерах, таких как липосомы, ученые придали им линзовидную форму вместо обычной сферической. В форме линзы наноконтейнер проходит через здоровые артерии, не разрушаясь. Этот новый наноконтейнер идеально стабилен, за исключением случаев, когда он подвергается напряжению сдвига в стенозированных артериях. Содержимое вазодилататора распределяется только в стенозированных артериях, что значительно повышает эффективность лечения и снижает побочные эффекты.

Когда в дело вступает химия

Как ученым удалось изменить форму наноконтейнеров, чтобы они напоминали линзу? Химики из UNIGE заменили сложноэфирную связь, соединяющую две части фосфолипида (головку и хвост), на амидную связь — органическое соединение, которое способствует взаимодействию между фосфолипидами. После модификации молекулы гидратируют, а затем нагревают, чтобы сформировать жидкую сферу, которая при охлаждении затвердевает в форме линзы.

Исследователи смоделировали сердечно-сосудистую систему, используя полимерные трубки, заблокированные в разной степени, чтобы представить здоровые и стенозированные артерии. Затем к этим артериям подключили искусственный экстракардиальный насос, чтобы воспроизвести напряжение сдвига, вызванное сужением сосудов. Наноконтейнер вводили в систему и брали образцы как из здоровых, так и из стенозированных областей. Оказалось, что активное лекарственное средство обнаруживалось в более высоких концентрациях в пораженных областях, чем в здоровых, и эти концентрации были значительно выше, чем если бы препарат распределялся однородно.