Nano-große "Drohnen" liefern zielgerichtete Medikamente und reparieren Arterien

Wissenschaftler haben Nanomedizin entwickelt, die Arzneimittelpakete direkt an Läsionen in erkrankten Arterien abgeben kann. Sie fungieren als Drohnen in Nanogröße und zielen auf Arteriosklerose ab, einem Hauptrisikofaktor für Todesfälle durch Herzinfarkt oder Schlaganfall.
Die Nanopartikel waren klein und klebrig genug, um sich unter atherosklerotische Plaques zu schieben und die Reparatur zu bewirken.

Atherosklerose - bei der sich Arterien aufgrund einer Ansammlung von Fettstoffen verengen, die eine Plaque oder ein Atherom bilden - kann die Herzkranzgefäße beeinflussen, die das Herz versorgen. Eine solche Koronarerkrankung ist in den USA die häufigste Todesursache, die zu einem Viertel aller Todesfälle führt.

In ihrer Studie, die online von veröffentlicht wird Wissenschaft Translationale Medizin, Dr. Omid Farokhzad und Kollegen haben erfolgreich atherosklerotische Plaques in Mäusen restrukturiert, um sie stabiler zu machen - indem sie mit biologisch abbaubaren Nanomedikamenten behandelt wurden.

"Dies ist das erste Beispiel für eine gezielte Nanopartikel-Technologie, die Arteriosklerose in einem Tiermodell reduziert", sagt Dr. Farokhzad, Associate Professor und Leiter des Labors für Nanomedizin und Biomaterialien am Brigham and Women's Hospital und der Harvard Medical School, beide in Boston, USA. MA. Dr. Farokhzad fügt hinzu:

Die zielgerichteten Nanomediziner wurden nanotechnologisch so entwickelt, dass sie eine entzündungshemmende Wirkstoffnutzlast in Form eines biomimetischen Peptids tragen, das von einem der körpereigenen natürlichen entzündungshemmenden Proteine ??namens Annexin A1 abgeleitet ist.

Das Design war derart, dass dieses biologische Therapeutikum an den atherosklerotischen Zielplaques in kontrollierter Weise freigesetzt werden konnte.

Bei Mäusen mit fortgeschrittener Atherosklerose wurden die Nanomedizin mit Kontrollen verglichen, und nach 5 Wochen Behandlung wurde der Arterienschaden signifikant repariert und die Plaque stabilisiert.

Die Forscher beobachteten, dass die mit Nanomedizin behandelten Mäuse verglichen mit denen, denen leere Nanopartikel gegeben wurden, zeigten:

• Reduktion der reaktiven Sauerstoffspezies
• Zunahme des Kollagens, Stärkung der fibrösen Kappe von atherosklerotischen Plaques, die sonst reißen können
• Reduktion des nekrotischen Plaque-Kerns.

Gezielter, kürzere Behandlungsdauer

Die Verringerung der Entzündung ist ein Ansatz, den viele, sagen die Forscher, vertreten, aber einer, der Drogen bedeuten kann, wird "für Jahre, sogar für Jahrzehnte" eingenommen.

Wenn das entzündungshemmende Medikament nicht gezielt, sondern im ganzen Körper verteilt wird, "wird es auch die Fähigkeit des Immunsystems zur Bekämpfung von Infektionen beeinträchtigen", sagt Co-Senior-Autor Dr. Ira Tabas, der Richard J. Stock Professor für Medizin (Immunologie ) und Professor für Pathologie und Zellbiologie am Columbia University Medical Center, New York.

Die Einnahme von Medikamenten mit Nebenwirkungen seit vielen Jahren, um einen Herzinfarkt zu verhindern, der ohnehin nicht stattgefunden hätte, "ist das Risiko vielleicht nicht wert."

Die Verringerung der Entzündung behandelt auch keine bereits erfolgten Schäden, während die Nanopartikel in dieser Studie - die 1000-mal kleiner als die Spitze eines einzelnen menschlichen Haares ist - unter atherosklerotische Plaques gelangen konnten, um eine Reparatur zu bewirken.

Die Nanomedizin "zeigte sich in der Lage, durch die Blutzirkulation zu manövrieren und undichte Bereiche bis ins Innere der Plaques zu durchqueren, wie die Fluoreszenzmikroskopie der Plaque-Läsionen zeigte", so die Forscher.

"Zusätzlich zu ihren spezifischen" klebrigen "Oberflächen ist ihre kleine Sub-100-Nanometer-Größe auch eine Schlüsseleigenschaft, die die Retention und Akkumulation dieser Nanopartikel in den Plaques erleichtert."

Co-lead-Autorin Nazila Kamaly, PhD, Dozentin bei Dr. Farokhzad im Labor für Nanomedizin und Biomaterialien in Brigham und Harvard, erklärt, dass die Technologie zwar noch am Menschen getestet werden muss, ihre Eigenschaften jedoch gut für die klinische Entwicklung geeignet sind.

"Diese Nanomedizin wird mit biologisch abbaubaren Polymeren entwickelt, die sich im Körper mit den natürlichen Mechanismen des Körpers im Laufe der Zeit zersetzen können", sagt Dr. Kamaly, "und sie können mithilfe skalierbarer Chemien und Nanotechnologien nanotechnologisch bearbeitet werden Klinik."

Dr. Tabas sagt:

"In dieser Studie haben wir zum ersten Mal gezeigt, dass ein Medikament, das die Auflösung von Entzündung und Reparatur fördert, eine praktikable Option ist, wenn das Medikament über Nanopartikel direkt an Plaques abgegeben wird."

Dr. Tabas glaubt, dass es noch weitere Potenziale gibt, die bereits in der Studie gezeigt wurden: "Wir glauben, dass wir eine noch bessere Abgabe an Plaques erhalten und die Heilung besser als mit den derzeitigen Peptiden verbessern können." Das Team freut sich über die breitere Anwendung ihrer Forschung in der Nanomedizin.

"Ich bin optimistisch, dass wir mit einer zusätzlichen Tiervalidierung auch die menschlichen Tests der entzündungsauflösenden Nanopartikel für unzählige ungedeckte medizinische Bedürfnisse in Betracht ziehen werden", sagt Dr. Farokhzad. "Dies sind aufregende Zeiten in der Medizin, und die Zukunft der Nanomedizin ist unglaublich hell."

Dr. Farokhzad fügt hinzu: "Die entzündungsauflösenden, zielgerichteten Nanopartikel haben ein aufregendes Potenzial gezeigt, nicht nur für die mögliche Behandlung von Atherosklerose, wie hier beschrieben, sondern auch für andere therapeutische Bereiche, einschließlich der Wundheilung."

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