Blutfluss im Gehirn neu gestartet Durch Nanopartikel

Ein an der Rice University entwickelt und in Zusammenarbeit mit der Baylor College of Medicine (BCM) getestet Nanopartikel kann große Vorteile für die Notfallbehandlung von Gehirn - Verletzung Opfer , auch solche mit leichten Verletzungen zu bringen.

Kombinierte Polyethylenglycol - hydrophile Kohlenstoffclustern (PEG- HCC) , bereits getestet , um die Krebsbehandlung zu verbessern , sind auch geschickt Antioxidantien. In tierexperimentellen Studien , Injektionen von PEG- HCC während der ersten Behandlung nach einer Verletzung geholfen Wiederherstellung des Gleichgewichts auf die Gehirngefäßsystem.

Die Ergebnisse wurden in diesem Monat in der American Chemical Society Journal berichtet ACS Nano .

Eine PEG- HCC -Infusion , die sich schnell stabilisiert den Blutfluss im Gehirn wäre ein bedeutender Fortschritt für die Notfallversorgung Arbeitnehmer und Schlacht Mediziner , sagte Reis Chemiker und Co-Autor James -Tour .

" Dies könnte eine erste Verteidigungslinie gegen reaktive Sauerstoffspezies (ROS) , die immer während einer medizinischen Trauma überreizt werden können , sei es , um ein Unfallopfer oder ein verletzter Soldat sein", sagte Tour Rice TT und WF Chao -Lehrstuhl für Chemie und Professor für Maschinenbau und Materialwissenschaften und der Informatik. "Sie sind sicherlich noch verschärft , wenn es ein Trauma mit massiven Blutverlust. "

in einer Schädelhirntrauma Zellen Freisetzung einer überschüssigen Menge eines ROS wie Superoxid (SO) in den Blut bekannt. Superoxide sind giftig freie Radikale , Moleküle mit einem ungepaarten Elektron , dass das Immunsystem verwendet in der Regel um eindringende Mikroorganismen zu töten. Gesunde Organismen Gleichgewicht SO mit Superoxid-Dismutase ( SOD) , ein Enzym, das es neutralisiert . Aber auch leichte Gehirntrauma kann Superoxiden auf einem Niveau , das die natürlichen Abwehrkräfte des Gehirns zu überwältigen zu lösen.

" Super ist die schädlichen der reaktiven Sauerstoffspezies , wie es ist der Stammvater von vielen der anderen, " Tour sagte . " Wenn Sie nicht mit SO beschäftigen , bildet er Peroxynitrit und Wasserstoffperoxid. SO ist die Upstream- Vorläufer , um viele der nachgelagerten Probleme . "

SO beeinflusst die autoregulatorischen Mechanismus, der die empfindlichen Zirkulationssystem in das Gehirn leitet . Normalerweise Gefäße erweitern , wenn Blutdruck ist niedrig und verengen , wenn hoch, um ein Gleichgewicht zu halten , sondern ein Mangel an Regulierung kann zu Hirnschäden hinaus, was kann durch die anfängliche Trauma verursacht wurden, zu führen.

"Es gibt viele Facetten der Hirnverletzung , die letztlich bestimmen, wie viel Schaden es wird ", sagte Thomas Kent, Co-Autor des Papiers , ein BCM Professor für Neurologie und Leiter der Neurologie an der Michael E. DeBakey Veterans Affairs Medical Center in Houston . " Das eine ist die ursprüngliche Verletzung , und das ist so ziemlich in Minuten erledigt. Aber eine Reihe von Dingen , die später oft vor, alles noch schlimmer machen , und das ist , wenn wir eingreifen. "

Kent zitiert als Beispiel den zweiten Ausbruch von freien Radikalen, die nach der Wiederbelebung nach der Verletzung auftreten kann. "Das ist , was wir behandeln können : die weitere Verletzung, die durch die Notwendigkeit der Wiederherstellung von jemandem Blutdruck, der Sauerstoff , die zu mehr schädlichen freien Radikalen führt, bietet passiert."

In Tests , die Forscher fanden PEG- HCC Nanopartikel Superoxid- Aktivität sofort und vollständig gelöscht und erlaubt die autoregulatorische System sein Gleichgewicht schnell wieder . Tour die ROS -Moleküle verbinden sich leicht mit PEG- HCC , erzeugen " eine harmlose Kohlenstoff-Doppelbindung , so ist es wirklich radikale Vernichtung. Es gibt keinen solchen Mechanismus in der Biologie. " Während ein SOD -Enzym kann nur eine Superoxid -Molekül zu einer Zeit zu ändern , kann eine einzelne PEG- HCC über die Größe eines großen Proteins bei 2-3 Nanometer breit und 30-40 nm lang sind Hunderte oder Tausende quenchen. "Dies ist eine Gelegenheit, wo ein Nano- Paket ist etwas, das kein kleines Arzneimittel oder Protein tun könnte tun und unterstreicht die Wirksamkeit der aktiven nano -basierte Medikamente . "

" Dies ist die bemerkenswert effektiv , was ich je gesehen habe ", sagte Kent. " Buchstäblich innerhalb von Minuten nach Injektion ist die Hirndurchblutung wieder normal, und wir können sie es mit nur einem einfachen zweiten Injektion zu halten. Am Ende haben wir die freien Radikale normalisiert unter Wahrung Stickstoffmonoxid ( die wesentlich ist Autoregulation ) . Diese Partikel zeigten die antioxidativen Mechanismus, den wir zuvor als prädiktiv für die Wirksamkeit festgestellt . "

Die ersten Hinweise auf antioxidativen Befugnisse des PEG- HCC kam während Nanopartikel Toxizitätsstudien mit dem MD Anderson Cancer Center . "Wir bemerkten sie, senkte der alkalischen Phosphatase in der Leber ", sagte Tour. "Eines unserer Baylor Kollegen sah es und sagte:" Hey, das sieht aus wie es ist tatsächlich bewirkt, dass die Leberzellen , um länger als normal zu leben. "

" Oxidative Zerstörung der Leberzellen ist normal , so dass hat uns zu denken, diese könnten wirklich gute Radikalfänger sein", sagte Tour.

Kent sagte, dass die als Nanopartikel getestet zeigte keine Anzeichen von Toxizität , aber die verbleibenden Bedenken sollten durch weitere Prüfungen zu beantworten. Die Forscher fanden die Halbwertszeit von PEG- HCC im Blut - die Höhe der Zeit, die für die Hälfte der Partikel , um den Körper zu verlassen - um zwischen zwei und drei Stunden. Versuche mit verschiedenen Zelltypen in vitro zeigten keine Toxizität, sagte er.

Die Forschung hat Auswirkungen auf die Schlaganfall Opfer und Organtransplantationspatienten sowie , sagte Informationsschalter .

Als nächstes will das Team zu haben, ein weiteres Labor zu replizieren seine positive Ergebnisse. "Wir haben nun dreimal wiederholt , und wir haben die gleichen Ergebnisse , so dass wir sicher sind, das funktioniert in der Hand ", sagte Kent.