По словам доктора Gregory Lanza, кардиолога Вашингтонского университета в больнице Barnes-Jewish, эти наночастицы будут избавлять медицинский персонал от необходимости принятия решения по поводу поступившего пациента с болями в груди, есть ли у него инфаркт миокарда.

«Каждый год миллионы людей поступают в отделение неотложной помощи с болями в области груди. В некоторых случаях мы знаем, что это не из-за сердца. Но в большинстве  мы не уверены», говорит Lanza. Если есть сомнения, пациент должен быть госпитализирован и обследован, чтобы исключить или подтвердить инфаркт.«Эти обследования достаточно дорогостоящие и требуют много времени», говорит Lanza.

Вместо того, чтобы наблюдать пациента целые сутки, чтобы убедиться в его стабильном состоянии, наша новая технология может  показать расположение тромба в считанные часы.

Спектральная КТ

Наночастицы предназначены для использования с новым типом КТ-сканера, который способен «видеть» металлы в цвете. Новая технология, называемая спектральная КТ, использует полный спектр рентгеновского пучка для того, чтобы различать объекты, которые могут быть неотличимы при обычной КТ, распознающей только черное и белое.

Lanza говорит, что новый сканер используют физики, астрономы, чтобы смотреть на свет звезды и распознать содержание в ней металлов.
«Они смотрят на рентгеновский спектр, и он показывает им, какие металлы там находятся», говорит Lanza. «Это именно то, что делаем мы».

Наночастицы висмута

В этом случае, металлом является висмут. Dipanjan Pan разработал наночастицы, которые содержат достаточно висмута, чтобы их смог определить спектральный сканер КТ.

«Каждая наночастица состоит из миллионов атомов висмута», говорит Lanza.
Но висмут является токсичным тяжелым металлом, говорит Pan. Он не может быть введен в тело сам по себе. Для этого Pan использовал смесь из атомов висмута с жирными кислотами, которые не могут отделиться в организме. Затем он растворял эти соединения в специальных средствах и помещал смесь в фосфолипидную мембрану. Эти частицы самоорганизовывались с висмутом в центре.

Как показал Pan в экспериментах на мышах, организация наночастиц также позволяет телу разрушить их на части и освободить содержащийся внутри висмут в безопасной форме.
Наночастиц висмута освобождается достаточно, чтобы быть обнаруженными сканером. Pan добавлял частицы к белку фибрину. Фибрина в организме находится исключительно в сгустке крови.

«Если у вас инфаркт, коронарные артерии имеют разрыв, а сгусток формируется для закрытия разрыва», говорит Lanza. «Но это сгусток сужает сосуд, кровь не может пройти. Теперь у нас есть наночастицы, которые могут обнаружить сгусток».

Изображение спектральной КТ с наночастицами висмута, ориентированными на фибрин, обеспечит информацией, в отличие от традиционных черно-белых изображений КТ, кровяные сгустки будут отображены в цвете, желтом или зеленом, что решит проблемы, общие для традиционных сканеров КТ.

Спасение жизней
Больше, чем просто подтверждение инфаркта, новые наночастицы и спектральный сканер КТ могут показать точное расположение сгустка.
Сегодня даже если врачи диагностируют у пациента инфаркт, они не могут обнаружить сгусток без катетеризации и добавления красителя. Но Lanza говорит, что обнаружение суженных артерий не решает всех проблем.

Гораздо большую тревогу вызывает свободный ток крови в том случае, если стенка сосуда недостаточно эластична.
Так как эти наночастицы находят и прилипают к фибрину в сосудах, это позволит врачам видеть проблемы, которые ранее было трудно или невозможно обнаружить.

С помощью этой техники визуализации Lanza предсказывает новые подходы к лечению ишемической болезни сердца. Нестабильная бляшка, которая не ограничивает кровотока, не требует дорогого стента для поддержания сосуда открытым. Вместо этого Lanza предлагает технологии, которые могут действовать как бинты, уплотняя слабые места в стенках сосудов.

«Спектральная КТ с наночастицами висмута покажет точное расположение сгустков в сосудах, что позволит предотвратить опасный разрыв стенки сосуда».

Эта работа была поддержана грантами Американской ассоциации сердца, Национального института рака, Содружество биоинженерных исследований Национального института сердца, легких и крови.