I nödsituationer orsakade av trombos måste proppen förstöras inom en mycket kort tidsperiod – cirka 3 till 4,5 timmar. Därefter dör vävnaderna utan blodflöde. Men även om patienten hade tur nog att genomgå trombolys får han många komplikationer som orsakas av det trombolyserande läkemedlet — ett specifikt enzym som injiceras intravenöst för att lösa upp blodproppar. I genomsnitt genomförs trombolys i de utvecklade länderna effektivt i 15 % av fallen. I länder som Ryssland är siffran mycket lägre: av hundra personer som förs till sjukhuset är det bara två som kan dra stor nytta av ingreppet. I andra fall riskerar patienten att bli handikappad eller dö.
Den stora utmaningen är att trombolysläkemedel inte riktar sig mot proppen, utan sprids över hela cirkulationssystemet. Organismen börjar blockera ett främmande enzym och minskar snabbt dess aktivitet. Därför injiceras läkemedlen i knock-out-doser i hopp om att åtminstone en liten del ska nå blodproppen i tid. ”Nu använder vi en slägga för att knäcka en nöt”, säger Ivan Dudanov, chef för det regionala kardiovaskulära centret vid Mariinskij-sjukhuset. ”Trombolysmedicinerna löser upp en liten blodpropp som blockerar ett kärl med en diameter på endast 1-2 mm, men påverkar negativt hela nätverket av blodkärl. För att förändra situationen bestämde vi oss för att utveckla en metod för riktad läkemedelstillförsel som skulle göra det möjligt för oss att avsevärt minska dosen och se till att hela den terapeutiska effekten fokuseras på proppen.”
Vetenskapsmännen har framställt ett kompositmaterial som kan leverera trombolyserande enzymer på ett säkert och målinriktat sätt. Det nya materialet består av ett poröst magnetitramverk och molekyler av urokinas – ett enzym som ofta används inom medicinen som trombolysmedel. Kompositen kan användas för att skapa trombolysbeläggning för konstgjorda blodkärl och stabila injicerbara lösningar av nanostora partiklar som lätt kan lokaliseras nära proppen med hjälp av ett externt magnetfält.
Det är viktigt att magnetitramverket också skyddar enzymerna från olika hämmare som finns i blodet och som kan inaktivera trombolysmediciner. Andrey Drozdov, första författare till studien och forskare vid Laboratory of Solution Chemistry of Advanced Materials and Technologies noterar: ”Vanligtvis placeras enzymet i en polymermatris för att uppnå en långvarig effekt för sådana läkemedel. Enzymet frigörs sedan gradvis från matrisen och förlorar så småningom all aktivitet. Vi har däremot experimentellt visat att enzymer som skyddas med hjälp av vårt tillvägagångssätt inte förlorar sina terapeutiska egenskaper under längre tidsperioder och även efter upprepad användning. Den hastighet med vilken det nya läkemedlet kan lösa upp blodproppen överträffar oskyddade enzymer med cirka 4 000 gånger.”
Materialet är potentiellt säkert för människor, eftersom det är tillverkat av komponenter som redan har tillstånd för intravenös injektion. Enligt professor Dudanov skulle framtida läkemedel baserade på den nya kompositen kunna användas inte bara för behandling av trombos utan även för att förebygga den. Enzymet, som cirkulerar i blodet även i små mängder, kan försiktigt rengöra kärlen och kommer att förbli aktivt under mycket lång tid tills det naturligt utsöndras via levern som en vanlig metabolit.
Det här arbetet blev en logisk fortsättning på tidigare studier som ägnades åt att fånga in enzymet i sol-gel-magnetitmatrisen och åt att framställa magnetiskt kontrollerade bioaktiva system.
”I den här fasen av vårt projekt har vi visat hur det koncept som vi har utvecklat fungerar för mer specifika objekt. Vi framställde en trombolyserande kolloid och testade dess effekter på en konstgjord blodpropp som erhållits från plasma och blod från människor och trombos som extraherats från patienter. Resultaten kan snart göra det möjligt för oss att pröva det nya trombolysystemet på däggdjur. Nu förbereder vi oss för prekliniska studier”, avslutar Vladimir Vinogradov, chef för laboratoriet för lösningskemi för avancerade material och teknologier.