Магнитные наночастицы могут останавливать кровотечения в 15 раз эффективнее
Внутренние кровотечения являются одной из самых распространенных причин смерти при травмах. Чтобы спасти человеку жизнь в таких случаях, необходимо как можно скорее остановить потерю крови. Для этого существует целый ряд препаратов, однако ни один из них не способен помочь без хирургического вмешательства. Чтобы ускорить остановку внутренних кровотечений, ученые пытаются создать препараты, которые можно водить пациенту с помощью простой инъекции. Главная сложность в том, что средство должно вызывать свертывание крови не во всех сосудах, а только в месте повреждения.
Ученые Университета ИТМО предложили решение этой проблемы: лекарственные наночастицы, управляемые магнитом. В составе частиц — два ключевых компонента. Первый — это тромбин, главный фермент организма, ответственный за свертывание крови. Он взаимодействует с белком фибриногеном и запускает процесс образования тромбов для закупорки поврежденного сосуда. Молекулы тромбина в наночастицах заключены в специальную пористая структуру (матрикс) на основе минерала магнетита. Этот, второй, компонент позволяет управлять перемещением частиц в организме с помощью внешнего магнитного поля.
Магнитные наночастицы с тромбином сами по себе обладают низкой активностью и не вызывают свертывания крови в сосудах. Их можно вводить внутривенно, а потом с помощью магнита концентрировать в нужном месте. Если при этом ввести человеку дополнительную порцию фибриногена, кровотечение удастся остановить гораздо быстрее.
«Мы проверили эффективность наночастиц на образцах плазмы крови человека и на специальной модели сосуда, — рассказывает Андрей Дроздов, сотрудник лаборатории SCAMT («Растворная химия передовых материалов и технологий») Университета ИТМО. — Эксперимент на плазме показал, что тромбин в наночастицах не так активен, как свободный. Следующий эксперимент мы провели на модели кровяного русла, чтобы посмотреть, как поведут себя наночастицы при повреждении сосуда. Оказалось, что магнитная локализация компенсирует снижение активности. Наночастицы сокращают время свертывания крови в 6,5 раз и могут снизить общую потерю крови в 15 раз». Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
«Синтезировать такие наночастицы непросто, — говорит руководитель лаборатории Владимир Виноградов. — Важно, чтобы их размер не превышал 200 нанометров, иначе они будут непригодны для инъекций. Кроме того, необходимы такие условия синтеза, чтобы тромбин не разрушился и не утратил активность полностью. Наконец, нужно использовать только биосовместимые компоненты. Мы проверили токсичность наших наночастиц на человеческих клетках и убедились, что они безопасны даже при длительном воздействии».
Даная работа является частью большого проекта по созданию гибридных наноматериалов, способных останавливать кровотечение. В дальнейшем ученые планируют протестировать полученный материал на модельных животных, а также провести клинические испытания. Конечная цель — создать систему наночастиц, управляемых магнитом, которая позволит быстро и эффективно купировать внутренние кровотечения.
