In noodsituaties veroorzaakt door trombose moet het stolsel binnen zeer korte tijd worden vernietigd — ongeveer 3 tot 4,5 uur. Daarna sterven de weefsels af zonder bloedtoevoer. Maar zelfs als de patiënt het geluk had om trombolyse te ondergaan, zal hij talrijke complicaties krijgen die worden veroorzaakt door het trombolytisch geneesmiddel — een specifiek enzym dat intraveneus wordt ingespoten om bloedklonters op te lossen. In de ontwikkelde landen wordt trombolyse gemiddeld in 15% van de gevallen effectief uitgevoerd. In landen als Rusland ligt dit cijfer veel lager: van de honderd mensen die naar het ziekenhuis worden gebracht, kunnen er slechts twee veel baat bij de procedure hebben. In de andere gevallen loopt de patiënt het risico invalide te worden of te overlijden.
Het probleem is dat trombolytische geneesmiddelen zich niet richten op het stolsel, maar zich verspreiden over het gehele bloedvatenstelsel. Het organisme begint een vreemd enzym te blokkeren, waardoor de activiteit ervan snel afneemt. Daarom worden de geneesmiddelen in knock-out doses ingespoten in de hoop dat ten minste een klein deel de bloedklonter op tijd zal bereiken. “Nu gebruiken we een voorhamer om een noot te kraken”, zegt Ivan Dudanov, hoofd van het regionale cardiovasculaire centrum van het Mariinsky ziekenhuis. “Het oplossen van een kleine bloedklonter die een bloedvat van slechts 1-2 mm in diameter blokkeert, trombolytische geneesmiddelen hebben een negatieve invloed op het hele netwerk van bloedvaten. Om deze situatie te veranderen, besloten we een methode van gerichte medicijnafgifte te ontwikkelen die ons in staat zou stellen de dosering aanzienlijk te verlagen en ervoor te zorgen dat het hele therapeutische effect op de klonter wordt gericht.”
De wetenschappers produceerden een composietmateriaal, dat trombolytische enzymen op een veilige en gerichte manier kan afleveren. Het nieuwe materiaal is samengesteld uit een poreus magnetietraamwerk en moleculen van urokinase — een enzym dat in de geneeskunde vaak wordt gebruikt als trombolytisch middel. Het composiet kan worden gebruikt om trombolytische coatings te maken voor kunstmatige bloedvaten en stabiele injecteerbare oplossingen van nanodeeltjes die gemakkelijk in de buurt van de klonter kunnen worden gelokaliseerd met behulp van een extern magnetisch veld.
Belangrijk is dat het magnetietraamwerk de enzymen ook beschermt tegen verschillende remmers die in het bloed aanwezig zijn en die trombolytische geneesmiddelen kunnen deactiveren. Andrey Drozdov, eerste auteur van de studie en onderzoeker aan het Laboratorium voor Oplossingschemie van Geavanceerde Materialen en Technologieën merkt op: “Gewoonlijk wordt, om een langdurig effect voor dergelijke geneesmiddelen te bereiken, het enzym in een polymere matrix geplaatst. Het enzym komt dan geleidelijk vrij uit de matrix en verliest uiteindelijk alle activiteit. Wij daarentegen hebben experimenteel aangetoond dat enzymen die volgens onze aanpak zijn beschermd, hun therapeutische eigenschappen niet verliezen gedurende langere perioden en zelfs niet na herhaald gebruik. De snelheid waarmee het nieuwe geneesmiddel de klonter kan oplossen overtreft onbeschermde enzymen met ongeveer 4000 keer.”
Het materiaal is potentieel veilig voor mensen, omdat het is gemaakt van componenten die al toestemming hebben voor intraveneuze injectie. Volgens professor Dudanov zouden toekomstige geneesmiddelen op basis van het nieuwe composiet niet alleen kunnen worden gebruikt voor de behandeling van trombose, maar ook voor de preventie ervan. Het enzym, dat zelfs in kleine hoeveelheden in het bloed circuleert, kan de vaten voorzichtig reinigen en blijft zeer lang actief totdat het op natuurlijke wijze via de lever wordt uitgescheiden als een gewone metaboliet.
Dit werk werd een logische voortzetting van eerdere studies die waren gewijd aan de insluiting van het enzym in sol-gel magnetietmatrix en de productie van magnetisch gecontroleerde bioactieve systemen.
“In deze fase van ons project hebben we aangetoond hoe het door ons ontwikkelde concept werkt voor meer specifieke objecten. We hebben een trombolytisch colloïd bereid en de effecten daarvan getest op kunstmatige bloedklonters, verkregen uit plasma en bloed van mensen, en op trombusextracten van patiënten. De resultaten kunnen ons binnenkort in staat stellen het nieuwe trombolytische systeem op zoogdieren uit te proberen. Nu bereiden we ons voor op preklinische studies,” concludeert Vladimir Vinogradov, hoofd van het Laboratorium voor Oplossingschemie van Geavanceerde Materialen en Technologieën.