Léčení kostních prasklin automaticky naváděnými nanočásticemi

Když se zlomí anebo praskne kost, tak nás to vlastně nebolí, protože v samotné kosti nejsou receptory bolesti. Bolí ale zásah do okostice či endostea, otok způsobený krvácením či křeče svalů v okolí poškozené kosti. Přesto ale lze porušení kosti v těle rozpoznat a pak k němu poslat nanočástice, které se samy navigují přesně na místo určení.

Vtip je v tom, že z porušené kosti unikají ionty biominerální kostní tkáně a přitom vytvářejí elektrické pole. Takové pole pak může přitahovat záporně elektricky nabité nanočástice přímo do rány ve tkáni kosti. Je to až dětsky jednoduché. Ayusman Sen z Pensylvánské státní univerzity a jeho výzkumný tým vyvinul technologii, která tento proces využívá k rychlému a spolehlivém transportu léčiv při osteoporóze a podobných chorobách na místa, kde jsou právě akutně třeba.

Sen připouští, že elektrické pole kolem narušených míst kosti je už poměrně provařeným fenoménem. Zatím ale nikoho nenapadlo použít ho k zacílení nanočástic s medikamenty k léčení kostí a vlastně i k jejich pohonu. Jejich převratná technologie dopravuje léky ke kostem s větší razancí a cíleněji, než jak to dělají soudobé metody transportu nanočástic. Ty se vesměs spoléhají na krevní oběh pacienta a jejich úspěšnost pak do značné míry závisí na množství vstříknutých nanočástic. Když jich je málo, tak se nedostanou všude, zvlášť pokud jde o mikroprasklinky na kostech. Právě mikroskopické praskliny kostí přitom bývají zárodkem vážných obtíží a zlomenin, dejme tomu při rozvoji osteoporózy. Osteoporóza je stále běžnější metabolickou chorobou, která se projevuje řídnutím kostní tkáně. Uvnitř kostí vznikají dutiny a dochází k úbytku minerálů. Příčinou osteoporózy bývá podvýživa, nedostatek pohybu či věk – vesměs velmi běžné jevy dnešní civilizace. Často doprovází menopauzu žen, kdy dochází k poklesu hladiny estrogenu.

Sen a spol. ověřovali fungování elektricky poháněných a navigovaných nanočástic na experimentálním systému s lidskou holenní a stehenní kostí. Aby dobře viděli, jak jejich nápad funguje, používali při experimentech záporně nabité a zároveň fluoreskující kvantové tečky ze syntetického materiálu. V mikroskopu je nelze přehlédnout. Vědci tak mohli potěšeně pozorovat, jak se jim kvantové tečky poháněné elektrickým polem doopravdy hromadí v místech poškození kosti. V dalším kole experimentů přišla řada na biologické molekuly, tedy proteiny, aby badatelé zjistili, jestli to zvládnou stejně dobře jako kvantové tečky. A výsledky byly opět velmi slibné. Experimentátoři postoupili ještě dál a tentokrát vyzkoušeli sofistikované nanomotory. Nejprve je otestovali s kvantovými tečkami, lze k nim ale jako k mikroskopickým tahačům připojit například molekuly alendronátu sodného. Ten se pod jménem Fosamax používá při léčbě osteoporózy a podobných onemocnění s poškozením kostí. Takové nanotahače mohou přepravit miliony a miliony molekul léčiva a přitom je každý z nich 30 až 40 krát menší, než červená krvinka.

Experimenty Senova týmu vyvrcholily testováním působení alendronátu sodného na živé lidské kostní buňky. Vědci si potvrdili, že použití tohoto medikamentu skutečně přispívá k hojení kostí. Technologie léčení poškozených kostí blahodárnými nanočásticemi řízenými elektrickým polem samotných kostí teď dostane zelenou k mnoha dalším testům, v nichž by měla prokázat svoji použitelnost při běžné léčbě a hlavně bezpečnost pro širokou škálu pacientů, kteří se s ní v budoucnu setkají.

Autor: RNDr. Stanislav Mihulka PhD.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použité zdroje:

Angewandte Chemie online 26. 8. 2013.

PennState Science News 29.8. 2013, Wikipedia (Bone fracture, Osteoporosis).