W sytuacjach nagłych spowodowanych zakrzepicą, skrzep musi zostać zniszczony w bardzo krótkim czasie – około 3 do 4,5 godziny. Po tym czasie tkanki obumierają bez przepływu krwi. Ale nawet jeśli pacjent miał wystarczająco dużo szczęścia, aby poddać się trombolizie, będzie miał liczne powikłania spowodowane przez lek trombolityczny – specyficzny enzym wstrzykiwany dożylnie w celu rozpuszczenia skrzepów krwi. Średnio, w krajach rozwiniętych, tromboliza jest skutecznie przeprowadzana w 15% przypadków. W krajach takich jak Rosja liczba ta jest znacznie niższa: na sto osób przywiezionych do szpitala tylko dwie mogą odnieść znaczące korzyści z zabiegu. W pozostałych przypadkach pacjentowi grozi kalectwo lub śmierć.
Wyzwanie polega na tym, że leki trombolityczne nie są ukierunkowane na skrzep, lecz rozprzestrzeniają się po całym układzie krążenia. Organizm zaczyna blokować obcy enzym, szybko zmniejszając jego aktywność. Dlatego leki są wstrzykiwane w dawkach powalających w nadziei, że przynajmniej niewielka ich część dotrze na czas do skrzepu krwi. „Teraz używamy młota kowalskiego do rozbicia orzecha” – mówi Iwan Dudanow, kierownik regionalnego centrum sercowo-naczyniowego szpitala Maryjskiego. „Rozpuszczając mały skrzep krwi, który zablokował naczynie o średnicy zaledwie 1-2 mm, leki trombolityczne negatywnie wpływają na całą sieć naczyń krwionośnych. Aby zmienić tę sytuację, postanowiliśmy opracować metodę ukierunkowanego dostarczania leków, która pozwoliłaby znacznie zmniejszyć dawkę i zapewnić, że cały efekt terapeutyczny jest skoncentrowany na skrzepie.”
Naukowcy wyprodukowali materiał kompozytowy, który może dostarczać enzymy trombolityczne w bezpieczny i ukierunkowany sposób. Nowy materiał składa się z porowatego szkieletu magnetytowego i cząsteczek urokinazy – enzymu często stosowanego w medycynie jako środek trombolityczny. Kompozyt może być wykorzystany do stworzenia trombolitycznej powłoki dla sztucznych naczyń krwionośnych oraz stabilnych roztworów do wstrzykiwania wykonanych z nanorozmiarowych cząstek, które można łatwo zlokalizować w pobliżu skrzepu za pomocą zewnętrznego pola magnetycznego.
Co ważne, magnetytowy szkielet chroni również enzymy przed różnymi inhibitorami, które są obecne we krwi i mogą dezaktywować leki trombolityczne. Andrey Drozdov, pierwszy autor badania i badacz w Laboratorium Chemii Roztworów Zaawansowanych Materiałów i Technologii zauważa: „Zazwyczaj, aby uzyskać przedłużony efekt dla takich leków, enzym jest umieszczany wewnątrz matrycy polimerowej. Enzym jest następnie stopniowo uwalniany z matrycy i ostatecznie traci całą aktywność. My natomiast wykazaliśmy doświadczalnie, że enzymy zabezpieczone przy użyciu naszej metody nie tracą właściwości terapeutycznych przez dłuższy czas, a nawet po wielokrotnym użyciu. Szybkość, z jaką nowy lek może rozpuścić skrzep, przewyższa niezabezpieczone enzymy około 4000 razy.”
Materiał jest potencjalnie bezpieczny dla ludzi, ponieważ jest wykonany ze składników, które mają już pozwolenie na wstrzykiwanie dożylne. Według profesora Dudanowa, przyszłe leki oparte na nowym kompozycie mogłyby być stosowane nie tylko w leczeniu zakrzepicy, ale także w jej zapobieganiu. Krążący we krwi nawet w niewielkich ilościach enzym może delikatnie oczyszczać naczynia i pozostanie aktywny przez bardzo długi czas, dopóki nie zostanie naturalnie wydalony przez wątrobę jak zwykły metabolit.
Praca ta stała się logiczną kontynuacją wcześniejszych badań poświęconych uwięzieniu enzymu w zol-żelowej matrycy magnetytowej i produkcji kontrolowanych magnetycznie układów bioaktywnych.
„W tej fazie naszego projektu zademonstrowaliśmy, jak opracowana przez nas koncepcja sprawdza się w przypadku bardziej specyficznych obiektów. Przygotowaliśmy koloid trombolityczny i przetestowaliśmy jego działanie na sztucznych skrzepach krwi uzyskanych z osocza i krwi ludzkiej oraz na skrzeplinach pobranych od pacjentów. Uzyskane wyniki mogą wkrótce pozwolić na wypróbowanie nowego systemu trombolitycznego na ssakach. Teraz przygotowujemy się do badań przedklinicznych” – podsumowuje Vladimir Vinogradov, kierownik Laboratorium Chemii Roztworów Zaawansowanych Materiałów i Technologii.