新系统允许快速反应心脏病发作，限制心脏损害

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阿什利布朗 aecarso2@ncsu.edu. 919.513.8231.

哑光船员 matt_shipman@ncsu.edu. 919.515.6386.

来自北卡罗来纳州立大学和教堂山北卡罗来纳大学的研究人员开发了一种药物输送系统，可以快速应对心脏病发作而没有手术干预。在实验室和动物测试中，该系统证明有效地溶解凝块，限制了心脏组织的长期瘢痕，并保持了更多的心脏正常功能。

“我们的方法将允许医疗保健提供者在患者到达外科套件之前开始治疗心脏病发作，希望改善患者结果，”关于工作副作者的一份文件和助理教授（BME）在NC状态和UNC。“而且因为我们能够堵塞堵塞，我们能够使用可能对身体其他部位构成威胁的强大药物;目标降低了意外危害的风险。“

心脏病发作或心肌梗塞发生在血栓或凝块 - 阻断心脏中的血管。为了治疗心脏病发作，医生经常进行手术，向血管引入导管，让它们物理分解​​或移除血栓。但并非所有患者都能快速获得手术护理。

甚至在堵塞被清除后，更多的损害也会发生。这是因为新鲜血液回流到被阻断的组织会导致自身的损伤，即再灌注损伤。再灌注损伤可造成瘢痕，硬化心脏组织，限制心脏的正常功能。

为了解决这些问题，研究人员开发了一种依赖于多孔纳米凝胶球，直径约250纳米的解决方案，其靶向血栓并提供两种药物的鸡尾酒：TPA和Y-27632。

血栓可以由多种物质构成，如血小板或动脉斑块，但它们都含有一种叫做纤维蛋白的物质。因此，为了靶向阻塞，每个纳米凝胶都被涂上一层专门与纤维蛋白结合的蛋白质。换句话说，当纳米凝胶到达血栓时，它们就会粘在一起。

TPA和Y-27632层在纳米层内分层，TPA形成围绕Y-27632的壳。结果，TPA首先在血栓部位泄漏，使其能够进行其工作 - 这是分解纤维蛋白并溶解凝块。

随着TPA释放，Y-27632逃离纳米凝胶。虽然TPA瞄准凝块本身，但Y-27632旨在限制再灌注损伤造成的损害。它通过限制有助于瘢痕的区域中的细胞的刚性来实现这一点。这允许这些细胞保留更多的可塑性，提高其正常工作能力并保持更多的心脏功能。

在体外测试中，研究人员发现，靶向TPA / Y-27632鸡尾酒在几分钟内溶解凝块。虽然这尚未在试验中进行测试，但它可能比外科干预更快地工作，这需要时间准备患者并将导管置于原位。

在使用实验室大鼠的测试中，研究人员还发现，在心脏病发作后，它们的技术受到靶向TPA或Y-27632的心脏病术后的疤痕和保存的心脏功能 - 远远优于动物既没有药物的动物。

具体而言，接受靶向鸡尾酒的动物具有左心室喷射部分，测量心脏病的心脏功能约为67％ - 健康。TPA本身约为57％，位于正常范围的低端，而对照组和Y-27632本身浸入40s。同样，目标鸡尾酒导致患有患处的瘢痕组织少于5％。TPA和Y-27632患有大约7％的区域的瘢痕组织，对照组看到疤痕超过10％。

更重要的是，研究人员发现，目标纳米凝胶导致其他组织中发现的纳米凝胶 - 例如肺和肝脏 - 特别是与使用非靶向纳米凝胶相比。

“这是我们调查结果的重要组成部分，因为TPA和Y-27632如果他们开始在目标区域以外的部位上行动，那么TPA和Y-27632都可以造成风险，”布朗说。“例如，TPA可能导致出血，Y-27632可以影响正常功能所需的细胞收缩的许多组织。”

靶向纳米凝胶的另一个益处是，由于它们的体积小，它们即使是那些太小而无法使用导管的血管靶向。

研究人员还注意到这是一个临床前的研究。工作的下一步包括进一步评估纳米凝胶的安全性和在较大的动物模型中的测试。

布朗说:“虽然我们仍处于开发这项技术的早期阶段，但我们知道，承认与成本有关的问题很重要。”“考虑到药物传递系统的复杂性，它应该与目前临床使用的重组蛋白疗法(如tPA本身)相媲美或略贵一些。然而，因为药物是有针对性的，所以剂量可能会更小。这应该有助于保持与市场上现有药物的成本相当。”

本文，“双给药微凝胶治疗心肌梗死缺血性和纤维化并发症的靶向治疗，“发表在期刊上ACS纳米。联合主导作者是艾米丽的米哈福，一个博士学位。学生在BME计划中，克黄，博士。在NC状态的学生。本文由克成，据国家统计学委员会和BME计划联合计划教授，并由前博士计划的教授，并由博士计划的教授。所有研究作者都是NC国家对比医学研究所（CMI）功能组织工程组的成员，这促进了这种跨学科合作。

这项工作是在NC State CMI的支持下完成的;美国国立卫生研究院，资助项目为HL123920和HL137093;美国国家科学基金会(ccs -1542015)。

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编辑注：研究摘要如下。

“使用双递送微凝胶治疗”

作者: Emily Mihalko, Erin Sproul和Ashley C. Brown，北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳大学教堂山分校联合生物医学工程项目;北卡罗莱纳州立大学黄珂;来自北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳大学教堂山分校的联合生物医学工程项目

发表: 7月17日,ACS纳米

迪伊: 10.1021 / acsnano.8b01977

文摘:心肌梗死(MI)，通常被称为心脏病发作，影响全球数百万人，并导致严重的死亡和残疾。心肌梗死的一个主要原因是纤维蛋白丰富的血栓形成，阻塞冠状动脉，阻断血液流向心脏，导致纤维蛋白沉积。在治疗心肌梗死时，重建血流至关重要。然而，缺血再灌注(I/R)损伤本身也可发生，并促进心肌纤维化。本研究利用纤维蛋白特异性聚(n-异丙基丙烯酰胺)纳米凝胶(FSNs)，由核-壳胶体水凝胶结构组成，设计了一种双给药系统，同时解决了I/R损伤后(1)重建血流(2)抑制心肌纤维化的需要。这些治疗需要通过控制纤溶蛋白、组织纤溶酶原激活剂(tPA)和小分子细胞收缩抑制剂(Y-27632)的释放来满足。在体外，tPA和y -27632负载的FSNs能迅速降解纤维蛋白，降低心肌细胞应激纤维形成和结缔组织生长因子的表达，而这两者在心肌纤维化中均上调。在体内，FSNs定位于损伤心脏组织的纤维蛋白，当负载tPA和Y-27632时，i /R后2周和4周左心室射血分数显著改善，心肌梗死面积显著减小，-平滑肌肌动蛋白表达和结缔组织生长因子表达显著降低。总之，这些数据证明了这种靶向治疗策略改善心肌梗死后心功能的可行性。