Ученые Томского политехнического университет в составе международного исследовательского коллектива синтезировали модифицированные нанокомпозиты для лечения атеросклероза. Сотрудники НИИ кардиологии Томского НИМЦ провели лабораторные испытания полученного материала на большом сальнике – жировой ткани – крыс. Результаты показали, что наноматериалы способны изменять химическую структуру большого сальника, которая схожа с химической структурой атеросклеротической бляшки, что в дальнейшем может привести к созданию лекарства от атеросклероза.
Исследование продолжено при поддержке национального проекта «Наука» (FSWW-2023-0007). Результаты опубликованы в журнале Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine (Q:1, IF: 4,2).
На сегодняшний день атеросклероз общеизвестен как основная причина сердечно-сосудистых заболеваний и высокой смертности. Аортокоронарное шунтирование и стентирование коронарных артерий являются современными методами выбора паллиативного лечения ишемической болезни сердца.
Однако исследования показывают, что медицинское вмешательство не останавливает рост атеросклеротических бляшек, что приводит к повторному сужению просвета артерии и риску возникновения тромбоза в месте установки стента. Это объясняется тем, что установка коронарного стента не устраняет ни саму атеросклеротическую бляшку, ни причину ее появления и роста.
В Томском политехе на протяжении нескольких лет работают над усовершенствованием и развитием покрытий для коронарных стентов. Ранее был создан прототип коронарного стента нового поколения с покрытием, содержащим наночастицы, разрушающие атеросклеротические бляшки. Исследования ведутся сотрудниками Инженерной школы ядерных технологий, Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий, Научно-образовательного центра Н.М. Кижнера ТПУ при активном участии НИИ кардиологии Томского НИМЦ. Недавно к коллективу присоединились ученые Института физики металлов им. М.Н. Михеева Уральского отделения РАН и Института эндокринных и метаболических заболеваний Научно-технического университета Китая.
«Нанокомпозиты, которые мы взяли за основу, состоят из железа, покрытого слоем углерода. Их синтезируют наши коллеги из Екатеринбурга. Задача химиков Томского политеха состояла в том, чтобы углеродный слой покрыть еще одним слоем, состоящим из набора органических молекул, которые будут взаимодействовать с атеросклеротической бляшкой. Мы получали разные оболочки, чтобы выделить ту, которая наиболее эффективно разрушает холестерин», — рассказывает профессор научно-образовательного центра Н.М. Кижнера ТПУ Виктор Филимонов.
Полученные материалы передавались в НИИ кардиологии Томского НИМЦ. Это научное направление, по использованию химически модифицированных нанокомпозитов для лечения атеросклероза, в институте возглавляет профессор Шамиль Ахмедов, который выступает основным идеологом этой идеи. На материале лабораторных животных исследовали влияние модифицированных нанокомпозитов на большой сальник, который представляет собой тонкую жировую ткань, обволакивающую внутренние органы животных. По своей химической структуре сальник схож со структурой атеросклеротической бляшки.
В исследовании участвовали 35 взрослых, половозрелых крыс-самцов примерно одного возраста и веса. Крыс разделили на три группы. Первой группе из 15 животных хирургическим путем имплантировали в область большого сальника модифицированные нанокомпозиты в виде порошка.
Вторая группа состояла из 15 животных, которым были имплантированы химически немодифицированные нанокомпозиты.
Также имелась группа с пятью интактными лабораторными животными, которым была проведена полостная операция без введения нанокомпозитов в большой сальник.
Через три недели после операции все животные были выведены из эксперимента для морфологического исследования сальника с использованием красителей нильский синий и судан III.
Исследования показали, что агломераты химически модифицированных нанокомпозитов в тканях большого сальника вызывают морфологические изменения его структуры, в отличие от немодифицированных наночастиц. Трансформация структуры сальника является динамическим процессом и становится более выраженной на более поздних стадиях наблюдения, что проявляется в изменении оптических свойств на границе раздела наночастица-сальник. Наблюдаемый морфологический эффект окаймления и является признаком того, что синтезированные нанокомпозиты способны изменять структуру жировой ткани, а, следовательно, и атеросклеротических бляшек.
Представленные изменения не сопровождаются прямым повреждением и острым воспалением в жировой ткани большого сальника, что может быть использовано в дальнейшем для прикладного использования, например, для изготовления нового поколения сосудистых стентов.
«Мы впервые для нанокомпозитов из соединений железа и углерода использовали разработанный у нас новый метод прививки к их поверхностям органических слоев разнообразного строения. Это позволило сотрудникам НИИ кардиологии установить ранее неизвестные механизмы взаимодействия модифицированных наночастиц с жировой тканью, что является ключевой задачей в борьбе с атеросклерозом», — отмечает профессор Виктор Филимонов.
Для доставки модифицированных нанокомпозитов до атеросклеротической бляшки внутри сосуда ученые Томского политеха предлагают смешивать их с биоразлагаемым полимером, который затем наносят на поверхность коронарного стента. Учитывая, что стент после имплантации плотно прилегает к атеросклеротической бляшке, ученые предполагают, что модифицированные нанокомпозиты по мере биодеградации полимера должны проникать в пристеночную бляшку и изменять ее структуру, тем самым предотвращая ее дальнейший рост внутри артерии.
«Исследование на лабораторных животных стало продолжением нашей предыдущей серии работ, направленной на сбор дополнительных доказательств, подтверждающих нашу концепцию о том, что химически модифицированные нанокомпозиты Fe-C NPs обладают свойством взаимодействовать с атеросклеротическими бляшками in vitro, — рассказывает руководитель проекта, доцент Научно-образовательного центра Б.П. Вейнберга ТПУ Сергей Твердохлебов. — Пока рано говорить о создании отдельного лекарства для лечения атеросклероза. Однако, результаты испытаний на крысах являются научным обоснованием для изготовления экспериментальных образцов коронарных стентов нового поколения и дальнейших исследований».
Пресс-релиз подготовлен на основании материала, предоставленного организацией. Информационное агентство AK&M не несет ответственности за содержание пресс-релиза, правовые и иные последствия его опубликования.
