Neues magnetisch kontrolliertes Thrombolyten hat die präklinische Prüfung erfolgreich bestanden.

Ein neues Antithrombosemittel auf Basis von Magnetit-Nanopartikeln, das an der ITMO-Universität entwickelt wurde, wurde erfolgreich an Tieren getestet. Präklinische Studien zeigten die hohe Wirksamkeit des Medikaments und das Fehlen von Nebenwirkungen. Die Auflösungszeit des neuen Medikaments ist 20 mal kürzer als bei herkömmlichen Medikamenten. Der Bereich der zulässigen Konzentrationen ist sehr hoch, und die Mindestdosis des Wirkstoffs, die zur Erreichung der Wirkung erforderlich ist, war 100-mal kleiner als üblich. Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift Applied Materials and Interfaces veröffentlicht.

Derzeit sind thrombosebedingte Erkrankungen nach wie vor die häufigste Todesursache. Es gibt zwei konventionelle Behandlungsmethoden: Operation, die eine komplexe, risikoreiche Operation erfordert, oder Thrombolytika. Obwohl diese Medikamentenklasse vor etwa 40 Jahren als Behandlungsmethode eingeführt wurde, ist sie wegen der Nebenwirkungen, die bei der systemischen Anwendung auftreten, nicht weit verbreitet. Um diese Effekte zu vermeiden, sollte die Wirkung von Thrombolytika lokalisiert werden, d.h. das Medikament muss direkt an das Gerinnsel abgegeben werden. Um dies zu erreichen, verwenden Wissenschaftler magnetische Nanopartikel.

Forscher der ITMO University entwickelten Thrombolytika auf Basis von Magnetit-Nanopartikeln, die mit Heparin und Urokinase beschichtet sind. Magnetit ist ein biokompatibles Eisenoxid mit ausgeprägten magnetischen Eigenschaften. Daher kann die Bewegung der Magnetitpartikel durch ein Magnetfeld gesteuert werden. Urokinase ist ein Thrombolytikum der ersten Generation mit einfachen Molekülen, erschwinglich und effizient wie neuere Medikamente. Sobald die Nanopartikel mit Urokinase in das Blut injiziert werden, können sie über ein Magnetfeld an die Stelle der Gerinnungsbildung gebracht werden. Sobald das Gerinnsel zerstört ist, wird das Magnetfeld abgeschaltet, und die Nanopartikel werden auf Leber und Milz verteilt und schließlich entfernt.

„Wir haben uns zunächst auf einfache und kostengünstige Substanzen konzentriert, um das Endprodukt bezahlbar zu machen. Da Urokinase und Magnetit gleichermaßen geladen sind, mussten wir einen Linker verwenden. Wir wählen Heparin, ein Antikoagulans, das oft mit Thrombolytika angereichert ist, um das Blut zu verdünnen. Typischerweise hemmt Heparin die Urokinase, aber wir konnten diesen Effekt vermeiden. Präklinische Studien haben gezeigt, dass es uns auch gelungen ist, eine hohe Effizienz zu erreichen und Nebenwirkungen zu minimieren“, sagt Arthur Prilepskii, Mitglied des SCAMT-Labors der ITMO-Universität.

Das neue Medikament hat erfolgreich präklinische Studien mit Toxizität, Allergenität, Mutagenität und Immuntoxizität bestanden. Im Tierversuch wurden keine Nebenwirkungen festgestellt. Der Bereich der zulässigen Medikamentenkonzentrationen erwies sich als sehr hoch, während die Mindestdosis an Urokinase, die zur Erzielung einer therapeutischen Wirkung erforderlich ist, etwa zwei Größenordnungen niedriger war als bei der Einführung der üblichen Urokinase. Außerdem war die Auflösungszeit des Gerinnsels 20 mal kürzer.

„Präklinische Studien wurden im Rahmen des Projekts Pharma 2020 durchgeführt. Das Projekt umfasste 3 Phasen für 2 Jahre, in denen die Synthese des Medikaments optimiert wurde. Darüber hinaus haben wir die Wirksamkeit und Sicherheit der neuen Medikamente hinsichtlich der chemischen Eigenschaften sorgfältig untersucht“, sagt Anna Fakhardo, Forscherin am SCAMT-Labor der ITMO-Universität.

Mehr Informationen:
Artur Y. Prilepskii et al, Urokinase-konjugierte Magnetit-Nanopartikel als vielversprechendes Drug Delivery System für die gezielte Thrombolyse: Synthese und präklinische Bewertung, ACS Applied Materials & Interfaces (2018). DOI: 10.1021/acsami.8b14790

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