与血管堵塞相关的重要情况是全世界重点关注的健康问题。在这种情况下,紧急救援最主要的任务是有效地实施溶栓治疗,如快速的溶解血栓。为此,ITMO大学的科学家们与圣彼德堡马林斯基医院合作,共同研发了一种能够通过磁场的方式,凝结在血栓上的磁性可控药物。在静脉注射时,这种药物是安全的,并且这种药物溶解血栓的速度是普通酶法溶解血栓的4000倍。新的研究也将有助于减少药物的使用,从而避免了许多副作用。该研究结果已发表在《科学报告》上。
在溶栓过程引起的紧急情况中,血栓需要在非常短的时间内被溶解约3—4.5小时。在那之后,血块组织死亡,没有了血液流动。即使病人很幸运,能够通过血栓治疗,他身上也会出现许多由溶栓药物引起的并发症---静脉注射特定的酶,溶解血栓。通常,在发达国家,溶栓治疗的成功率为15%。像俄罗斯这样的国家,这个数字要低得多:100个进到医院的病人,只有两个能在治疗过程中有明显好转。在另外的国家,病人则直接将面临死亡。
具有挑战的一件事情是溶栓药物并不仅仅针对血栓,而是会遍布整个循环系统。人体开始阻隔外来酶的侵入,迅速减弱其活性。因此,消除药物注射剂量的目的就是希望至少有一小部分药物能够恰好进入血液。Mariinsky医院心血管中心的领导Ivan Dudanov说:“我们正想办法来解决这个棘手的问题。要溶解阻塞血管的直径只有1—2毫米的小血栓,溶栓药物会负面影响整个血管系统。为了改善这种情况,我们决定研发一种定向药物输送的方法,使用这种方法,我们将大大的减少药物剂量,保证整个溶栓治疗都集中在血栓上面。
科学家们制作了一种复合材料,其可以一种安全有针对性的方式提供溶栓酶。新型材料是由多孔磁铁矿框架和分子尿激酶(一种在医学上经常用作血栓溶解剂的酶)组成。这种复合材料可以用于制造人造血管和由纳米颗粒组成的稳定注射溶液的溶栓涂层,通过外部磁场的方式可以很容易的在血栓附近定位。
重要的是,磁铁矿框架也能保护酶免受各种存在于血液中的,能够使溶栓药物失效的抑制剂的阻碍。先进材料和技术溶液化学实验室的Andrey Drozdov,是该研究的第一作者和研究员,说道“为了实现该药物的作用时间延长,酶会被放置在聚合物基体内。之后酶逐渐从基体内释放出来,最终失去活性。另一方面,我们的实验表明,运用我们的方法,受保护的酶在较长一段时间内,甚至在重复使用之后都不会失去治疗特性。新药物溶解血栓的速度是不受保护酶溶解速度的4000倍。
这种材料对人类来说是安全的,因为其组成成分已拥有了静脉注射许可。根据Drozdov的研究,基于新复合材料的未来药物不仅可以用于血栓治疗,还可以预防血栓。即使只有很少量的一部分在血液中循环,酶也可以慢慢的清洁血管,在很长一段时间内保持活性,直到像普通代谢物那样经过肝脏排出体外。
这项研究合乎逻辑地延续了早期致力于酶包埋进入溶胶-凝胶磁铁矿矩阵以及磁性可控生物活性系统的产生的研究。
先进材料和技术溶液化学实验室的领导Vladimir Vinogradov总结说:“在我们项目的这个阶段,我们已经说明我们开展这项工作以获取更多特定目标的想法。我们准备了一个溶栓胶体,测试了其在从人类血浆和血液中获取的人造血栓以及从患者身上提取的血栓中的影响。研究结果可能使我们很快的就能在哺乳动物身上尝试新的溶栓系统。目前我们正在准备临床研究。”