Мельчайшие нанокластеры и углеродные квантовые точки демонстрируют потенциал для лечения острых травм почек

Острое повреждение почек (ОПП) часто осложняет результаты лечения госпитализированных пациентов, что приводит к небезопасным уровням опасных химических веществ, которые накапливаются в крови и приводят к гибели многих людей каждый год.

Окрашивание тканей почек методом H & E показало, что ультрамалые нанокластеры POM могут восстанавливать функцию почек у мышей с ОПП. (Изображение предоставлено: D. Ni и W. Cai, et al., Факультет радиологии, Университет Висконсин-Мэдисон, Мэдисон, Висконсин).

В настоящее время для лечения ОПП доступно только поддерживающее лечение, но два связанных с ними исследования, представленные на Ежегодном собрании Общества ядерной медицины и молекулярной визуализации в 2019 году, дают надежду на эффективное лечение и профилактику.

Реактивные формы кислорода (АФК), свободные радикалы, которые активируют окислительный стресс и воспаление, как говорят, вызывают ОПП. Мышиные модели использовались в обоих исследованиях для экспериментов с новыми многообещающими методами лечения ОПП, которые нацелены на АФК.

Первое исследование создало мельчайшие нанокластеры с антиоксидантными свойствами, которые могут проходить через клубочковый фильтрационный барьер почек для лечения ОПП.

«В этом исследовании было обнаружено, что нанокластеры ультрамалых размеров на основе полиоксометаллата (POM) на основе молибдена с преимущественным поглощением почками действуют как новый тип наноантиоксидантов для эффективного облегчения клинических симптомов у мышей с ОПП» [ объясняет Далонг Ни, доктор философии, в Университете Висконсин-Мэдисон.

POM, меченный цирконием-89 (89Zr), вводили внутривенно мышам AKI. Затем в разные моменты времени проводили продольную ПЭТ-визуализацию для отслеживания накопления в почках in vivo . Терапевтическую ценность оценивали с помощью динамического сканирования позитронной эмиссии (PET) с окрашиванием галлия-68 (68Ga) -EDTA, H & E-окрашиванием тканей почек, измерениями азота и креатинина мочевины крови и обнаружением биомаркеров.

Ni сообщает, «Роль нанокластеров POM, действующих в качестве антиоксидантов, была подтверждена как in vitro, так и in vivo, что было связано с легко изменяющимся валентным состоянием ионов молибдена. Трансплантация почки и поддерживающая терапия, такие как регидратация и диализ, часто требуются пациентам с ОПП. Защитный эффект нанокластеров POM против ОПП у живых животных предлагает исследовать их применение для лечения пациентов с ОПП ».

Кластеры POM можно синтезировать в легком, быстром и широкомасштабном процессе, и они в основном выводятся через почки (как большинство визуализирующих агентов, используемых в клинической практике), что делает их высоко биосовместимыми и снижает потенциальную токсичность эффекты на пациентов.

Далонг Ни, доктор философии, Университет Висконсин-Мэдисон

Второе исследование было также проведено в университете Висконсин-Мэдисон и использует очень маленькие наноматериалы. Это показывает, что легированные селеном углеродные квантовые точки могут как лечить, так и предотвращать ОПП, локализуясь в почках и удаляя АФК.

Для исследования, углеродные квантовые точки с высокой антиоксидантной способностью были получены путем легирования селена (SeCQD) путем гидротермальной обработки. Молекулярная визуализация предлагает наиболее эффективный метод для изучения биораспределения наноматериалов, поэтому ПЭТ-визуализация SeCQDs была подготовлена ​​для оценки биораспределения с использованием 89Zr после функционализации дефероксамином.

Результаты лечения мышей SeCQD сравнивали с результатами введения равной дозы амифостина, FDA-разрешенного препарата для терапии ОПП.

Результаты ПЭТ-визуализации показали, что SeCQD обладают захватывающими нано-био-взаимодействиями. Удивительно, но мы обнаружили, что введенная доза почти полностью накапливалась в почках или быстро выводилась с мочой, с небольшим присутствием в печени или других органах. О подобных результатах редко сообщалось.

Захари Розенкранс, Департамент фармацевтических наук, Университет Висконсин-Мэдисон

Высокое накопление SeCQD в почках продемонстрировало очень эффективную терапию для лечения ОПП, которое было индуцировано с использованием 50% глицерина, а также для профилактики ОПП от цисплатина из-за его антиоксидантных свойств. На тех же животных моделях амифостин был неэффективен при лечении ОПП.

Rosenkrans подчеркивает, «Благодаря этому мы смогли продемонстрировать преимущества использования наноматериалов по сравнению с малыми молекулами для лечения заболеваний почек – в данном случае, ОПП. Это может непосредственно принести пользу каждому пятому госпитализированному пациенту с ОПП ».

Он с энтузиазмом относится к последующим шагам, добавляет он, «Эта работа может привести к выработке руководящих принципов по настройке наночастиц для нацеливания и удержания в почках, что имеет преобразующий потенциал для лечения заболеваний почек. Это может обеспечить новые возможности для более эффективной доставки лекарств от рака почки (или других заболеваний почек, таких как гломерулонефрит) и, следовательно, более эффективной терапии ».

Source link