Наноботы – борцы с тромбами

Эритроцит, кровяная пластинка и лимфоцит. Иллюстрация Physorg

Загрязнение атмосферы и автомобильно-промышленный смог оказывают самое неблагоприятное воздействие на состояние сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Неудивительно, что в дни осложнения экологической обстановки увеличивается число случаев острого тромбоза самых разных сосудов. И если с хроническим состоянием врачи с помощью системного применения антикоагулянтов, вводимых внутривенно или подводимых к участкам тромбирования с помощью зонда, неплохо справляются, проблема острого расстройства кровообращения, особенно сердечного и мозгового, весьма тревожит сосудистых специалистов и кардиологов.

Инфаркт ишемический или геморрагический, то есть протекающий с кровоизлиянием лопнувших закупоренных сосудов, опасен не только своей острой стадией, но также  отдаленными последствиями. На место гибели клеток устремляются клетки-чистильщики, которые своими протеиновыми сигналами стимулируют развитие рубцов и шрамов. Последние менее эластичны, чем здоровые мышечные клетки, способные расслабляться и сокращаться, в результате чего зарубцевавшаяся стенка сердечной мышцы может дать расширение-аневризму, готовую разорваться в любую минуту и при малейшем напряжении. Отсюда понятно стремление ученых найти подход к созданию клеточной терапии. Но на пути к осуществлению этой мечты еще очень много препятствий, связанных прежде всего с недостаточно глубоким пониманием биологии мышечных и иных клеток организма.

Сотрудники университета в Эрлангене, что вблизи Нюрнберга, выяснили, что в кардиомиоцитах – мышечных клетках сердца, вскоре после рождения исчезают центриоли. Эти клеточные структуры необходимы для формирования веретена деления, состоящего из микротрубочек, сокращение которых «разводит» хромосомы к полюсам. В силу этого клетки сердечной мышцы теряют способность к делению и восстановлению, например, после инфаркта.

Для борьбы с закупоркой, или тромбозом сосудов, ученые предлагают использовать нанороботы («боты» на лабораторном жаргоне). Последний из вариантов представляет собой химически связанные наночастицы окисла железа (ржавчины). Цепочки таких частиц с помощью внешнего «закрученного» магнитного поля можно сворачивать в достаточно жесткие спиральки и подводить к тромбу. В нем штопорообразные буравчики «прободают» отверстия, механически восстанавливая кровоток по сосуду.

Создатель ферромагнитных ботов Мин-Юн Ким, сотрудник Университета Дрекселя в Филадельфии, возлагает на них большую надежду, отмечается в журнале J. Nanoparticle Research.

Однако намагничиваемые роботы, помогая спасать жизнь людей в острой ситуации, не способны лечить тромбоз как системное заболевание. Поэтому понятен интерес специалистов к сообщению, пришедшему из далекой Австралии. Там в Мельбурнском университете предложили принципиально иной подход к решению проблемы (Advanced Materials).

Австралийцы не гонялись за наношкалой, поскольку клетки крови измеряются все же микронами (мкм). Слой за слоем они наращивали объем микросфер из полиметакрила (используемого для искусственных челюстей), диаметр которых в конечном счете не превышал 1,4 мкм. Это в пять раз меньше поперечника эритроцита – красной кровяной клетки. В качестве наружного слоя был взят полиэтил, соединенный с оксазолином (РЕtОх), в состав молекулы которого входят кислород и азот, отсюда и название. РЕtОх оказался предпочтительнее широко применяемого полиэтиленгликоля (PEG), так как тот плохо совместим с функциональными биомолекулами.

Новые микросферные борцы с тромбами вводятся внутривенно и с кровотоком доставляются к месту закупорки, где локально связывают тромбоциты, а тромбин высвобождает закрепленный в нижнем слое метакрила активный плазминоген. Выделение последнего способствует расщеплению фибрина и тем самым растворению тромба. Благодаря адресному воздействию функционализированных микросфер снимается опасность возникновения кровотечения и кровоизлияния, что удешевляет терапию. Можно надеяться, что два новых подхода продлят жизнь миллионам людей, погибающих сегодня из-за острого тромбоза сосудов.