Az érelmeszesedés plazmonikus nanofototermikus terápiája (NANOM-FIM)

A szív- és érrendszeri betegségek (CVD) a rokkantság és a halálozás egyik fő oka világszerte. A kiváltó ok általában az ateroszklerózis, és még pontosabban az atherosclerotikus plakk trombózisos megrepedése egy létfontosságú artériában. Az ischaemiás szívizom véráramlásának helyreállítása a CVD-ben szenvedő betegek kezelésének kiemelt célja. Egyes modern angioplasztikai technikák általában csak a plakk formáját manipulálják, és bizonyos klinikai és technikai korlátozásokkal, viszonylag magas szövődményaránnyal és a resztenózis kockázatával járnak.

A jelenlegi gyakorlatban a leggyakoribb technikák az angioplasztika stenttel és a CABG műtét (többér betegségben szenvedő betegeknél). A ballonos angioplasztika és stentelés valójában kezeli a plakk formáját, és nem okoz jelentős problémát a plakkmaradványok kiáramlásával a helyről. Miután az elektív stent beültetés szerepe kialakult, a következő cél a szubakut stent thrombosis (elsősorban gyógyszerkibocsátó stentek használatával) és a neointimális hiperplázia (csupasz fém stentek) szövődményeinek farmakológiai és fizikai eszközökkel történő leküzdése volt. . A megoldatlan kérdések közül a kutatók a nem védett bal fő koszorúér stenosisban, több érbetegségben, diabetes mellitusban szenvedő betegek megszorításait írhatják le, a még mindig meglehetősen magas in-stent resztenózisban szenvedő betegeknél, valamint az idegentesttel kapcsolatos probléma megoldásaként. a biológiailag lebomló sztentek fejlesztése. A stentelés fizikai akadályai közül a kutatók megjegyezhetik, hogy az ateroszklerotikus plakk felhalmozódása számos különböző formában létezhet. A plakk lehet elég kemény és pikkelyes, vagy zsírosabb és hajlékonyabb. Ezenkívül Dr. Peters D. Santa-Barbara munkatársaival (2009) saját adatokat publikált új moduláris, többfunkciós micellákról, amelyek ugyanabban a részecskében tartalmaznak egy célzó elemet, egy fluorofort és kívánt esetben egy gyógyszerkomponenst. Az ateroszklerotikus plakkok megcélzását magas zsírtartalmú étrenddel táplált ApoE-KO egerekben a cisztein-arginin-glutaminsav-lizin-alanin pentapeptiddel végezték, amely az alvadt plazmafehérjékhez kötődik. A fluoreszcens micellák a plakk teljes felületéhez kötődnek, és különösen a plakk vállainál koncentrálódnak, olyan helyen, amely hajlamos a felszakadásra. Azt is kimutatták, hogy a célzott micellák nagyobb koncentrációban juttatják el a hirulog antikoaguláns gyógyszert a plakkba a nem célzott micellákhoz képest, ami csökkentheti a vérzéses szövődményeket és az atherogenezist.

Ezenkívül nagy figyelmet kapott a statin gyógyszerek azon képessége, hogy csökkentsék a koszorúér falában az ateroszklerotikus plakk mennyiségét, amelyet plakk regressziónak neveznek. A sztatinok figyelemre méltó eredményeket értek el a koleszterinszint csökkentésében és a túlélés javításában. Az alacsony sűrűségű lipoprotein koleszterin (LDL-C) szintjének csökkentésén kívül számos egyéb hatásuk is van, amelyeket gyakran pleiotróp hatásnak neveznek. A JUPITER (2003), a REVERSAL (2004), a PROVE IT (2004), az ESTABLISH (2004) és az ASTEROID (2006) vizsgálatok kimutatták, hogy az intenzív sztatinterápia utáni alacsony LDL-szint emelkedett HDL-vel együtt visszafejlődhet vagy részben megfordulhat. plakk felhalmozódása a koszorúerekben. Az eredmények arra utalnak, hogy az atheroma különböző összetevői eltérően reagálnak az orvosi terápiákkal végzett kezelésre, és felhasználhatók a valószínűleg reagáló plakkok megcélzására. Így a lipidkészlet, a sejtvándorlás formájában jelentkező gyulladásos reakció, a humorális anyagfelszabadulás és az ödéma továbbra is a farmakoterápia legvalószínűbb célpontja. De például a rostos szövetek, az ásványi lerakódások és az őrölt anyag visszafordíthatatlannak tűnik az anyagcsere-manipuláció ellenére.

A közelmúltban számos olyan eszközt írtak le, amelyek hőt alkalmaznak az ateroszklerotikus plakk feloldására (lézeres technika, plakk elektrosebészeti eltávolítása vagy rádiófrekvenciás szikrázás stb.). A plazmonika egy új invazív megközelítés az orvostudományban, a fém nanorészecskék pedig egy új típusú optikailag aktív kompozit gömb alakúak, amelyek dielektromos magból állnak, amelyet vékony fémhéj borít, amely jellemzően arany. Ha a nanorészecskéket közeli infravörös lézerrel besugározzák, energiát nyelnek el, amely a nem sugárzó relaxáció révén gyorsan hővé és kísérő hatásokká alakul át, és végül a szövetek helyrehozhatatlan károsodásához vezet. Az onkológiában a fém nanorészecskék új eszközt jelenthetnek a célzott plazmonikus fototermikus terápiában (PPTT) a daganatszövetekben, minimálisra csökkentve a környező egészséges szövetek károsodását. Ezt a megközelítést azonban ma nem alkalmazzák a kardiológiában, amely nagy potenciállal rendelkezik az angioplasztikában. A nanotechnológiák hatékonyságát azonban korlátozzák a nanorészecskék és a lézerfényimpulzusok vagy a folytonos hullámok közötti termikus kölcsönhatások jelenlegi megértésének hiányosságai az összetett biológiai környezet összefüggésében. A besugárzás még mérsékelt energiaimpulzusokkal is előidézheti a nanorészecskék olvadását, párolgását és töredezését. Ezek az események drasztikusan megváltoztathatják a tervezett terápiás hatásokat, és gőzbuborékok, valamint akusztikus hullámok és lökéshullámok kialakulásához vezethetnek. De az utolsó hátrányok a kezelés céljától függően előnyökké válhatnak. Ezzel a tanulmány új fejezetet nyit a plazmonika történetében.

A kutatók ezt a tanulmányt úgy tervezték meg, hogy megvizsgálják az olyan új angioplasztikai technikák hatékony klinikai lehetőségeit, hatékonyságát és biztonságosságát, mint a plazmonikus atherodestruction. A kutatók a következő kutatási kérdéseket fogalmazták meg: 1) Lehetséges-e minimális szövődményekkel plazmonikusan teljesen elpusztítani egy plakkot? 2) Milyen biztonsági szint jellemző a különböző megközelítésekre, ha összehasonlítjuk a stenteléssel? 3) Milyen előnyei és hátrányai vannak a különböző szállítási technikáknak - őssejtek vagy mágneses tér? 4) Mit jelentenek a transzplantált mesenchymális CD73+CD105+ ős-progenitor sejtek az atherosclerosis kezelésében? 5) A plazmonikus nanofototermikus terápia (PPTT) lehet alternatíva a stenttel szemben?

A plazmonikus fototermikus terápia (PPTT) potenciálisan csökkentheti a plakk mennyiségét. A PPTT megolvasztja az ateroszklerotikus plakk szövetet a célszövetek helyrehozhatatlan égésével, a sejt citoplazmájának és extracelluláris mátrixának gőzbuborékolásával, a szövetek későbbi lebomlásával, valamint az akusztikus és lökéshullámok pusztító hatásaival, mint lehetséges lepedékölő mechanizmusokkal. Az NP-k teljesen biztonságosak egy szervezet számára, de a teljes kinetika többnyire ismeretlen. A legveszélyesebb megközelítés a legalacsonyabb hatékonysággal és biztonsággal az NP-k mikrobuborékokkal történő szállítása, összehasonlítva az őssejt-alapú módszerrel. A mesenchymális őssejtek megfelelő hatékonysággal rendelkeznek helyi szállítórendszerként, számos előnyös tulajdonsággal, mint például gyulladásgátló, antiapoptotikus és multimetabolikus hatással, ami plakk lebomlásához vezet. Így a PPTT a stentelés alternatívája lehet.

A potenciális problémák között a kutatók megnevezhetik 1) ezen nanorészecskék plakkba történő közvetlen bejuttatásának technikáját (őssejtek, aleuron mikrobuborékok felszíni antitestekkel (helyi bejuttató rendszerként), közvetlen injekciót vagy infúziót a szívkoszorúerekbe és plakkokba CABG során, ill. PCI); 2) az akut fatális atherothrombosis magas kockázata a hő helyén a plakk rostos kupakjának elpusztulása miatt (a nanorészecskék tapadásának szerepe az endotélium felületén); 3) a nanodestrukció hosszú távú hatásai lokálisan és az egész szervezetben (a különböző szervekben történő felhalmozódás eloszlása ​​és hatásai); 4) ennek a hatásnak a mechanizmusa (plazmonikus mikrorobbanás és szövetégés, sejtek lízise a sejt citoplazmájának és extracelluláris szöveteinek gőzbuborékolása miatt, pusztító akusztikus és lökéshullámok); 5) a nanodetonáció optimális biofizikai paraméterei és szükséges energiaszintjei a környező szövetek égésének és az ér perforációjának megelőzése érdekében; 6) a plazmonikus károsodás helyrehozhatatlan, és ez azt jelenti, hogy a kutatóknak egy másik biotechnológiával kell kombinálniuk az ér helyreállítására, például őssejtek használatával; 7) az őssejtek optimális típusa (forrás, eredet, differenciálódás szintje, potenciál, tulajdonságok).

Tehát a jelenlegi alacsony invazív megközelítések (stentelés, statin gyógyszerek és mások, lézeres, elektrosebészeti eszközök) hátrányai:

• Idegen test a szívben
• Resztenózis, beleértve a neointimális hiperpláziát (különböző eredetű járulékos és keringő ős-progenitor sejtek érintettek)
• A halálos kimenetelű akut vagy szubakut aterotrombózis kockázata (beleértve a szubakut aterotrombózist is)
• Nem patogenetikus – nem tudja visszafordítani vagy jelentősen visszafejlíteni a plakkot
• Nincs hatással az átalakításra és a meszesedésre (korlátozás a szükséges átalakításokra)
• Egyes csoportok klinikai korlátozásai (multivssel betegség, bal fő CAD, diabetes mellitus, súlyos CAD stb.), másrészt a CABG nagyon traumatikus eljárás (megoldás - MICS, beleértve az endoszkópos sztereotaxiás sebészet eredményeit), de a CABG továbbra is súlyos vagy magas kockázatú betegeknél

A vizsgált megközelítés hátrányai:

• A speciális szállítási technika szükségessége
• Az artéria funkcióvesztése - helyrehozhatatlan pro-fibrotikus károsodás - újabb klinikai kezelés szükségessége a szövetek helyreállításához - az őssejtekkel történő helyreállítási terápia szükségessége
• Az akut fatális atherothrombosis veszélye a (sérülékeny) plakk felszakadása miatt
• Nem kezelhető a plakk nem szerves része - a speciális terápia szükségessége - őssejtek
• Erőteljes káros mellékhatások - gőzbuborékok (a citoplazma és az ECM felforrása a sejtek ezt követő lízisével és pro-apoptotikus kaszkádok provokációja), akusztikus és lökéshullámok a plazma által generált nanohéjak szöveti detonációja miatt.
• Szabálytalan (szabályozhatatlan) felmelegedés – a vizsgálandó területet körülvevő szövetek 38-39°-os hőmérsékletet érhetnek el. De az égés helyén a véghőmérséklet 50-180 C körül lehet (kauterizáló/égető/olvadó hatás), a szövetek szálproblémáinak követésével.