Ученые создали наночастицы, снабжающие клетки мозга кислородом после инсульта
24 июня 2021 г.
Они более чем вполовину уменьшили последствия инсульта как в культурах нервных клеток, так и в мозге крыс.
Китайские исследователи создали фотосинтезирующие частицы, которые могут снабжать клетки мозга кислородом во время инсультов. Это предотвращает массовую гибель нейронов, сообщают ученые в научном журнале ACS Nano Letters.
«Мы создали наночастицы, способные вырабатывать кислород при их облучении инфракрасным излучением. Как показали наши опыты, подобная процедура защищает нейроны от гибели при инсульте, а также улучшает работу мозга впоследствии – в результате того, что эти частицы стимулируют рост новых кровеносных сосудов», – пишут исследователи.
Инсульты и другие формы кровоизлияний в мозг стали одной из главных причин преждевременной смерти людей в большинстве развитых стран мира – наряду с инфарктами, сердечной недостаточностью и различными формами раковых опухолей. По статистике Всемирной организации здравоохранения, жертвами инсультов становятся около 15 млн. людей ежегодно. 5 млн. из них умирают, а еще 5 – становятся инвалидами.
Без кислорода нейроны могут прожить около 6-7 минут. Поэтому из-за инсультов клетки часто массово гибнут в тех областях мозга, где кровообращение было нарушено. Причем многие из них гибнут уже после восстановления циркуляции кислорода. В последние годы медики и биологи активно работают над созданием препаратов, которые способны защитить нейроны от гибели и предотвратить развитие самых тяжелых последствий инсультов.
Медики и химики под руководством профессора Хуачжунского университета науки и технологий (Китай) Вана Линя нашли необычное решение для этой проблемы. Они научились снабжать клетки мозга кислородом с помощью наночастиц, начиненных колониями цианобактерий.
По словам исследователей, некоторые подобные микробы могут захватывать углекислый газ из окружающей среды практически неограниченно долго и превращать его в кислород, не требуя никаких других реагентов, кроме света солнца. Теоретически благодаря этому их можно использовать для снабжения различных тканей тела кислородом, если найти способ «подсветить» колонии бактерий внутри организма человека.
Ван Линь и его коллеги выяснили, что эту задачу можно решить, используя специализированные наночастицы. Они служат капсулой, внутрь которой помещаются микробы, и одновременно преобразуют инфракрасное излучение во вспышки видимого света. Кроме того, эти оболочки служат барьером, который препятствует проникновению в организм человека потенциально опасных продуктов жизнедеятельности микробов.
Работу этих наночастиц ученые проверили на культурах нейронов и на обычных лабораторных мышах. Во время этих экспериментов биологи вызвали у грызунов искусственный аналог инсульта, перекрыв кровоснабжение в некоторых артериях их мозга, после чего попытались защитить нейроны от последствий его развития при помощи фотосинтезирующих бактерий, подсветив их при помощи инфракрасного лазера.
Как оказалось, наночастицы успешно справились с этой задачей, практически удвоив число выживших нейронов в культуре клеток, а также уменьшив объем и площадь поврежденных участков мозга в голове мышей на 51% и 60% соответственно. Это значительно снизило остроту нарушений в его работе, связанных с инсультом, а также улучшило координацию движений и когнитивные способности грызунов.
Наночастицы продолжали улучшать работу мозга и после того, как его кровоснабжение было полностью восстановлено. Как предполагают ученые, это связано с тем, что они подавляли воспаления и способствовали росту новых сосудов, что дополнительно повышало шансы нейронов на выживание после перенесенного кислородного голода.
Последующие опыты и клинические испытания, как надеются ученые, подтвердят безопасность и эффективность фотосинтезирующих наночастиц для здоровья пациентов, что откроет дорогу для их использования при лечении инсультов и прочих сбоев в работе кровеносной системы, приводящих к гипоксии.
Источник: nauka.tass.ru