Magnetische nanodeeltjes helpen interne bloedingen sneller te stoppen

Magnetische nanodeeltjes kunnen helpen interne bloedingen sneller te stoppen en bloedverlies bij interne bloedingen met een factor 15 te verminderen. Dit kan de overlevingskans van patiënten die interne bloedingen oplopen vergroten.

Interne bloedingen kunnen ernstige gevolgen hebben. Niet alleen kunnen de bloedingen leiden tot chronische ziektes, maar ook tot hematomen, orgaanfalen of grootschalig bloedverlies. In veel gevallen is de prognose voor patiënten met interne bloedingen dan ook pessimistisch. Al langer zijn verschillende middelen beschikbaar om ernstig bloedverlies tegen te gaan, maar geen van deze middelen is in staat een interne bloeding zonder chirurgisch ingrijpen te stoppen. Met het nieuwe middel kan dit wel.

Nanodeeltjes met trombine

Onderzoekers van de Russische ITMO University hebben een nieuw soort nanodeeltjes ontwikkeld dat trombine bevat, een enzym dat een belangrijke rol speelt bij bloedstolling, ontwikkeld. Het middel kan intraveneus worden geïnjecteerd, waardoor het middel direct op de plek van de bloeding kan worden afgeleverd om de interne bloeding te stoppen. 

Het middel bestaat uit twee belangrijke componenten. De eerste is trombine, een enzym dat een cruciale rol speelt bij bloedstolling. Trombine reageert met een proteïne genoemd fibrinogeen en zorgt dat bloed gaat stollen om een beschadigd bloedvat te herstellen. De trombine is gewikkeld in een poreuze matrix van magnetiet, een mineraal dat reageert op een magneet. Dit maakt het mogelijk de positie van de deeltjes in het lichaam nauwkeurig te bepalen met behulp van een extern magnetisch veld. 

Met magneet naar de juiste plek leiden

De onderzoekers melden dat de magnetische nanodeeltjes een lage activiteit hebben en geen bloedstolling veroorzaken indien zij verspreid worden in de bloedvaten. Dit maakt het mogelijk het middel te injecteren in de aderen en vervolgens met behulp van een magneet naar een interne bloeding te leiden. Door extra fibrogeen toe te voegen is het mogelijk de bloedstolling te versnellen en een interne bloeding sneller te stoppen.

“We hebben de efficiëntie van de nanodeeltjes getest op menselijk bloedplasma en een speciaal adermodel”, legt Andrey Drozdov, lid van het SCAMT Laboratory van de ITMO University. “Na de eerste experimenten met plasma ontdekten we dat trombine in onze nanodeeltjes minder actief zijn dan in een vrije variant. We zijn vervolgens doorgegaan met testen en hebben extra experimenten uitgevoerd op een model van de bloedsomloop. Hierdoor konden we observeren hoe de nanodeeltjes zich gedragen indien het bloedvat is beschadigd. Het blijkt dat magnetische lokalisatie de lagere activiteit van de deeltjes compenseert. Nanodeeltjes reduceren de tijd die nodig is voor bloedstolling met een factor 6,5 en kan het totale bloedverlies met een factor 15 terugdringen.”

Veiligheid

“Het synthetiseren van deze nanodeeltjes is niet eenvoudig”, aldus Vladimir Vinogradov, hoofd van het SCAMT Laboratory. “Het is van belang hun afmetingen te beperken tot 200 nanometer, aangezien zij anders niet geïnjecteerd kunnen worden. Daarnaast is synthese onder milde omstandigheden noodzakelijk om te voorkomen dat het trombinemolecule afbreekt en zijn activiteit volledig verliest. Tot slot konden we alleen biocompatibele componenten gebruikten. We hebben de toxiciteit van onze deeltjes met menselijke cellen gecontroleerd en zeker gesteld dat zij volledig veilig zijn, ook bij langdurige blootstelling.”

Het onderzoek van de ITMO University is onderdeel van een groter project gericht op de ontwikkeling van hybride stollingsmiddelen op basis van nanomateriaal. De onderzoekers willen hun nanodeeltjes de komende tijd gaan testen in dierproeven. Indien deze proeven succesvol blijken, willen de onderzoekers klinische testen uitvoeren. Op termijn hopen de onderzoekers een op nanodeeltjes gebaseerd stollingssysteem te ontwikkelen waarmee interne bloedingen snel en efficiënt kunnen worden gestopt. 

Burg vormen tussen bloedplaatjes

De ITMO University is overigens niet de eerste partij die interne bloedingen wil stoppen met behulp van nanodeeltjes. Eerder experimenteerden onderzoekers van de University of Maryland, Baltimore County hiermee. De nanodeeltjes van deze onderzoekers vormen een brug tussen verschillende bloedplaatjes en hierdoor de bloedplaatjes in feite aan elkaar vast te maken, waardoor zij het bloedstollingsproces versnellen. De nanodeeltjes worden hierbij losgelaten in de bloedbaan, waarna zij zich hechten aan een specifiek eiwit dat uitsluitend te vinden is op bloedplaatjes die bij een bloeding zijn geactiveerd. De deeltjes blijven door deze eigenschap automatisch op de juiste plek in de bloedbaan ‘hangen’. 

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron: ITMO University
Bron: University of Maryland, Baltimore County 
Bron foto: Pixabay / qimono