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Dienstag, 24.04.2018
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Nanopartikel gegen innere Blutungen?

Magnetische Gerinnungshelfer beschleunigen die Gerinnung und senken den Blutverlust

Mini-Magneten als Lebensretter? Eine Injektion mit speziellen Nanopartikeln könnte künftig gegen innere Blutungen helfen. Denn die Partikel enthalten nicht nur ein Gerinnungsenzym, sie sind auch magnetisch. Dadurch lassen sie sich mit einem Magneten zur Verletzung lenken und lösen dort gezielt die Blutgerinnung aus. Bei ersten Tests in einem künstlichen Blutgefäß senkten die Nanopartikel so den Blutverlust um das 15-Fache, wie die Forscher berichten.
Bisher sind innere Blutungen von außen kaum zu stillen - spezielle Nanopartikel könnten das vielleicht ändern.

Bisher sind innere Blutungen von außen kaum zu stillen - spezielle Nanopartikel könnten das vielleicht ändern.

Bei einem Unfall sind innere Verletzungen besonders gefährlich. Denn im Gegensatz zu Wunden an Armen oder Beinen können Blutungen im Bauch- oder Brustraum nicht durch einfaches Abbinden oder Abdrücken gestillt werden. Und auch unkonventionelle Methoden wie ein blutstillender Sprühschaum helfen nicht, weil die blutende Stelle unzugänglich im Körperinneren liegt.

Gerinnung darf nur lokal stattfinden


Es gibt zwar schon Medikamente, die die Blutgerinnung fördern und so Wunden schneller verschließen. Doch auch sie müssen lokal angewendet werden, sonst können sie zu tödlichen Blutpfropfen in den Gefäßen des Herzens, Gehirns oder anderer Organe führen. Bisher kann bei inneren Blutungen daher meist nur ein chirurgischer Eingriff den Patienten retten.

Doch was wäre, wenn man ein blutstillendes Mittel ohne Eingriff direkt an die Verletzung dirigieren könnte? Genau diesen Ansatz haben Emiliya Shabanova von der ITMO Universität in Sankt Petersburg und ihre Kollegen nun untersucht. Ihre Idee: Koppelt man ein Blutgerinnungsenzym wie Thrombin an magnetische Nanopartikel, könnte man diese Gerinnungshelfer durch ein von außen angelegtes Magnetfeld gezielt an die gewünschte Position bringen und dort konzentrieren.


Schema des Versuchsaufbaus mit dem künstlichen Blutgefäß

Schema des Versuchsaufbaus mit dem künstlichen Blutgefäß

Test im künstlichen Blutgefäß


Für ihr Experiment produzierten die Forscher zunächst poröse Nanopartikel, die das eisenhaltige Mineral Magnetit in einer organischen Matrix enthalten. Die maximal 200 Nanometer kleinen Partikel werden dann in einer Lösung mit dem Gerinnungsenzym Thrombin versetzt. Dieses Enzym reagiert bei der Wundheilung mit dem Blutprotein Fibrinogen und löst so die Verklumpung des Blutes aus.

Dann folgte der eigentliche Test. Die Forscher nutzten dafür ein künstliches Blutgefäß, in dem eine Pumpe menschliches Blut zirkulieren ließ. An einer Stelle dieses Kreislaufs "verletzten" sie das Blutgefäß durch einen Schnitt, so dass Blut austrat. An anderer Stelle injizierten sie die Nanopartikel-Lösung und lenkten sie mit einem Magneten zur Wunde.

Gezielte Gerinnung hemmt Blutverlust


Es zeigte sich: Solange die Nanopartikel verteilt mit dem Blut zirkulierten, traten weder gefährliche Blutpfropfen noch unerwünschte Schäden an den Blutkörperchen auf. Doch als die Forscher die Partikel mit einem Magneten gezielt zur Wunde lenkten und dort konzentrierten, setzte dort eine verstärkte Blutgerinnung ein. Im ersten Ansatz war die Verklumpungsreaktion allerdings noch deutlich langsamer als ungebundenes Thrombin.


Deshalb veränderten die Wissenschaftler ihr Verfahren im zweiten Versuch: Sie injizierten zusammen mit den Nanopartikeln eine zusätzliche Dosis des Gerinnungsproteins Fibrinogen. Und tatsächlich: "Die magnetische Lokalisierung kompensiert dann die geringere Enzymaktivität und die Nanopartikel senken die Gerinnungszeit um das 6,4-Fache und den Blutverlust um das 15-Fache", berichtet Shabanovas Kollege Andrey Drozdov.

"Diese Ergebnisse eröffnen vielversprechende Aussichten für die Entwicklung neuer Gerinnungsmittel für innere Blutungen", konstatieren Shabanova und ihre Kollegen. Ob allerdings die magnetischen Nanopartikel auch im lebenden Organismus funktionieren, muss nun in weiteren Versuchen getestet werden. Wie die Forscher berichten, planen sie bereits Folgestudien mit Tieren und wollen im Falle eines Erfolgs dann auch erste klinische Studien durchführen. (Scientific Reports, 2018; doi: 10.1038/s41598-017-18665-4)
(ITMO University, 07.03.2018 - NPO)
 
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