Магнитные поля направляют наночастицы с лекарством для уменьшения закупорки сосудов в исследовании на животных

Ученые и инженеры использовали однородные магнитные поля для направления железосодержащих наночастиц к металлическим стентам в поврежденных кровеносных сосудах, где частицы высвобождают лекарство, успешно предотвращая закупорку. В этом исследовании на животных новая методика показала лучшие результаты при меньшей дозе по сравнению с обычной терапией стентами без магнитов.

Исследование, проведенное на культурах клеток и крысах, демонстрирует возможность использования магнитных наночастиц как новой платформы для доставки различных терапевтических агентов: ДНК, клеток и лекарств. Результаты могут стать основой для нового медицинского инструмента — сосудистой магнитной интервенции.

"Это может стать основной платформенной технологией для доставки лекарств и других агентов в конкретные места, где они могут принести пользу при заболеваниях или повреждениях сосудов", — говорит руководитель исследования Роберт Дж. Леви.

Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences. Группа Леви из Детской больницы Филадельфии сотрудничала с инженерами и учеными из Университета Дрекселя, Северо-Восточного университета и Университета Дьюка.

Новая система доставки для существующей технологии

Работа Леви представляет новую систему доставки для существующей медицинской технологии — стентов, устанавливаемых с помощью катетера. Часто эти стенты покрыты антипролиферативными препаратами, такими как паклитаксел, который подавляет накопление гладкомышечных клеток внутри стента, вызывающих обструкцию.

Однако современные стенты с лекарственным покрытием имеют ограничения: они содержат фиксированную, одноразовую дозу препарата. У значительного числа пациентов происходит повторная закупорка. Магнитная система Леви расширяет возможности, поскольку позволяет использовать более высокие дозы, повторное введение при рецидиве и несколько типов агентов для лечения сосуда со стентом.

Нанотехнологии и магнитное наведение

Лаборатория Леви создала наночастицы размером примерно 290 нанометров из биодеградируемого полимера, пропитанного магнетитом (оксидом железа). Магнетит сильно реагирует на магнитное поле. Частицы безопасно разлагаются в организме после высвобождения лекарства.

Ученые имплантировали нержавеющие стенты в сонные артерии живых крыс. После введения через катетер наночастиц, нагруженных паклитакселом, они создавали однородное магнитное поле вокруг каждой крысы на пять минут. Поле, сравнимое с полем аппаратов МРТ, но в десять раз слабее, намагничивало как стенты, так и наночастицы, направляя частицы в стенты и прилегающую ткань артерии.

Результаты исследования

• Через пять дней после инфузии наночастиц у животных, подвергнутых магнитному воздействию, в стентированных артериях было в 4–10 раз больше частиц, чем у контрольной группы (без магнитного поля).
• Через 14 дней после однократной дозы магнитных наночастиц с паклитакселом в артериях крыс наблюдалась значительно меньшая рестеноз по сравнению с контрольной группой.

Преимущества и перспективы технологии

• Универсальность: Методика может доставлять широкий спектр терапевтических агентов.
• Комбинированная терапия: Наночастицы могут нести разные агенты одновременно или в разное время.
• Возможность повторного лечения: Поскольку стенты остаются на месте, врачи могут повторно вводить терапевтические агенты через катетеры под магнитным контролем.
• Локальность и эффективность: Магнитный эффект концентрирует доставку в конкретном месте стента, что позволяет достичь более сильного эффекта при меньшей общей дозе агента. Полимерные наночастицы обеспечивали пролонгированное высвобождение препарата в течение 14 дней исследования.

Леви представляет будущую терапию — сосудистую магнитную интервенцию, при которой пациент будет регулярно получать дозы терапевтических наночастиц под воздействием слабого однородного магнитного поля.

Потенциальные области применения

Хотя стенты в основном используются для пациентов с сердечными заболеваниями, Леви отмечает большую неудовлетворенную потребность среди миллионов пациентов с хроническим заболеванием периферических артерий (например, при диабете). В более крупных артериях ног покрытия стентов содержат недостаточные дозы препарата. "Наша методика предлагает возможности для нового подхода, при котором мы можем варьировать дозы и повторять лечение", — говорит он.

У детей стенты используются для механического расширения анатомических структур при различных состояниях. Леви предполагает, что магнитные наночастицы могут доставлять препараты, улучшающие исходы таких вмешательств в детской кардиологии.

Клиническое применение магнитных наночастиц — дело будущего, но, возможно, не слишком отдаленного. Леви ожидает сотрудничества с клиническими исследователями в ближайшие годы, чтобы приблизить сосудистую магнитную интервенцию к клинической реальности. "Эта методика готова стать новой платформой для интервенционной терапии, которая может быть безопаснее и эффективнее современных методов лечения", — заключил он.