средство для деструктуризации атеросклеротических образований, формирующихся на стенках кровеносных сосудов

Формула изобретения

Применение углеродсодержащих наночастиц, представляющих собой углеродную нанокапсулу размером 10 нм, содержащую частицы железа, для деструктуризации атеросклеротических образований, формирующихся на стенках кровеносных сосудов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к разделу экспериментальной медицины и может быть использовано для создания нового эффективного средства, позволяющего осуществлять деструктуризацию атеросклеротических образований, формирующихся на стенках кровеносных сосудов.

В настоящее время доказано, что нарушение проходимости кровеносных сосудов вследствие формирования на их стенках атеросклеротических образований, приводит к нарушению функционирования внутренних органов, мозга и конечностей человека. В практике восстановления кровотока по кровеносным сосудам, чей просвет сужен в результате атеросклеротических образований, используют установку металлических каркасов-стентов. Такой метод лечения нашел широкое распространение в кардиологии и сосудистой хирургии [1, 2]. Однако установленный в просвет сосуда стент не деструктурирует атеросклеротическое образование, а вдавливает его в окружающие ткани. Поскольку атеросклеротические образования имеют очень жесткую структуру вследствие наличия большого количества плотных, часто кальцинированных коллагеновых масс, их вдавление в окружающие ткани приводит к травмированию последних, что провоцирует развитие вторичных рестенозов на концах стентов. Это обстоятельство в значительной мере снижает эффективность проводимого лечения и возможность его применения у целого ряда пациентов.

Таким образом, разработка средств, позволяющих деструктурировать атеросклеротические образования, формирующиеся на стенках кровеносных сосудов, является весьма актуальным.

Адекватного прототипа в изученной патентной и научно-медицинской литературе не обнаружено.

Задачей изобретения является разработка средства, позволяющего деструктурировать атеросклеротические образования, формирующиеся на стенках кровеносных сосудов.

Поставленную задачу решают применением углеродсодержащих наночастиц, позволяющих деструктурировать атеросклеротические образования, формирующиеся на стенках кровеносных сосудов.

На сегодняшний день известно, что в наносостоянии многие материалы приобретают новые, порой уникальные свойства. Установлено, что на поверхности наночастиц локализовано большое количество разнообразных активных центров, благодаря которым наночастицы способны проникать через клеточные мембраны, формировать объемные конструкции в виде наносфер и нанотрубок [3]. Свойства наноматериалов продолжают изучаться, в том числе и в медицинском аспекте.

Использованный нами наноматериал был получен по методу [4] и по своей структуре представляет углеродную нанокапсулу размером ~10 нм, содержащую частицы железа. Показано, что наноматериалы, в том числе и углеродсодержащие, обладают выраженными адгезивными и адсорбционными свойствами, в этом качестве они находят все возрастающее применение в качестве катализаторов и сорбентов в химических и биотехнологических производствах [5, 6].

Нами впервые выявлено, что углеродные наноматериалы могут проникать в атеросклеротические образования, формирующиеся на стенках кровеносных сосудов, и приводить к их деструктуризации.

В патентной и научно-медицинской литературе не найдено сведений о том, что углеродсодержащие наночастицы способны проникать в атеросклеротические образования и изменять их структуру. Данное свойство углеродсодержащих наночастиц не вытекает из уровня техники в данной области и неочевидно для специалиста.

Изобретение может быть использовано в экспериментальных исследованиях для создания нового эффективного средства, позволяющего осуществлять деструктуризацию атеросклеротических образований, формирующихся на стенках кровеносных сосудов

Исходя из вышеизложенного следует считать, что предлагаемое изобретение соответствует условиям патентоспособности: «Новизна», «Изобретательский уровень», «Промышленная применимость».

Изобретение будет понятно из следующего описания и приложенных к нему рисунков.

На Рис.1 представлен общий вид атеросклеротических образований, формирующихся на стенках кровеносных сосудов.

а - вид атеросклеротического образования, не обработанного наночастицами до имплантации;

б - вид атеросклеротического образования, не обработанного наночастицами после эксплантации;

в - вид эксплантированного атеросклеротического образования, обработанного углеродсодержащими наночастицами;

г - вид эксплантированного атеросклеротического образования, обработанного наночастицами, не содержащими углерод.

На Рис.2 представлен макроскопический вид эксплантированного атеросклеротического образования, обработанного углеродсодержащими наночастицами.

1 - внешняя поверхность эксплантированного фрагмента;

2 - участок поперечного разреза, вскрывающего внутренние слои атеросклеротического образования.

На Рис.3 представлена типичная морфологическая картина эксплантированного атеросклеротического образования под световым микроскопом (окраска 1% раствор метиленового синего, увеличение - ×400 и ×1000).

а - атеросклеротическое образование, не обработанное наночастицами;

б - атеросклеротическое образование, обработанное наночастицамн, не содержащими углерод;

в - атеросклеротическое образование, обработанное углеродсодержащими наночастицами;

3 - группы наночастиц в структуре атеросклеротического образования;

4 - измененные структуры атеросклеротического образования, в виде слабо метахроматически окрашенного межклеточного вещества.

На Рис.4 представлена типичная картина эксилантированного атеросклеротического образования, обработанного углеродными наночастицами при электронной микроскопии.

3 - углеродные наночастицы;

5 - разряженные участки коллагеновой структуры.

Эксперименты проведены на 18 крысах-самцах линии Вистар массой 200-250 г, наркотизированных кетамином (50 мг/кг внутрибрюшинно). Животным в стерильных условиях под кожу в межлопаточной области имплантировали фрагменты атеросклеротического образования размером 0,8-10 мм², равномерно обсыпанных наночастицами. После имплантации разрез зашивали и после выхода из наркоза животные содержались в стандартных условиях вивария. Через 20 дней осуществляли реимплантацию атеросклеротического образования. Проводили их морфометрию и структурное исследование с помощью световой и электронной микроскопии.

Пример

Исследование способности углеродных наночастиц деструктурировать атеросклеротические образования, формирующиеся на стенках кровеносных сосудов, проводилось по следующей схеме. Опытным животным (n=6) под кожу в межлопаточной области имплантировали фрагменты атеросклеротического образования, равномерно обсыпанные исследуемыми наночастицами. Для сравнения полученных эффектов были выполнены контрольные серии (по 6 животных в каждой серии): 1 - с имплантацией фрагментов атеросклеротического образования без наночастиц и 2 - с имплантацией фрагментов атеросклеротического образования, обработанных наночастицами железа, не содержащими углерод.

Через 20 дней в каждой серии экспериментов имплантированные фрагменты извлекали и проводили их морфометрию. Гистологическую структуру атеросклеротического образования исследовали на полутонких срезах, окрашенных 1% раствором метиленового синего, при оптическом увеличении ×400 и ×1000. Изучение ультраструктуры атеросклеротического образования проводили методом трансмиссионной электронной микроскопии [7]. Ультратонкие срезы толщиной 60-100 нм готовили по стандартной методике на ультратоме "Ultrotome III" ("LKB", Швеция). Полученные препараты просматривали в электронном микроскопе "JEM-100 CXII" ("JEOL", Япония) с апертурной диафрагмой 25-30 мкм, при ускоряющем напряжении 80 кВ.

Как видно на Рис.1 (а, б), в контрольной серии 20-ти суточная имплантация атеросклеротического образования под кожу крыс не привела к значительным морфометрическим изменениям этих фрагментов, которые сохранили желтовато-белесую окраску.

Исследование фрагментов атеросклеротических образований, обработанных углеродсодержащими наночастицами Рис.1 (в) и наночастицами железа Рис.1 (г), при морфометрическом исследовании не выявили значимых различий. В обоих случаях эксплантированные фрагменты имели черную глянцевую поверхность. Однако после использования углеродсодержащих наночастиц на разрезе атеросклеротических образований макроскопически можно было четко видеть, что на Рис.2 последние внедрились в глубину самой бляшки (2), окрасив ее структуры в серый и черный цвета.

При исследовании с использованием световой микроскопии в контрольных сериях не было выявлено каких-либо видимых различий. На фрагментах Рис.3 (а, б) видна типичная структура, характерная для атеросклеротических образований, формирующихся на стенках кровеносных сосудов, без каких либо инородных включений.

В опытной серии Рис.3 (в), напротив, были видны одиночные и группы наночастиц (3), которые находятся в самом атеросклеротическом образовании. Вокруг наночастиц уверенно выявляются участки атеросклеротического образования с измененной структурой (4) в виде слабо метахроматически (сиреневый оттенок) окрашенного межклеточного вещества, площадь которых значительно превышает размеры самих наночастиц.

Электронная микроскопия атеросклеротических образований (Рис.4) также показала, что в опытной серии наночастицы (3) в виде электронно-плотного вещества черного цвета обнаруживаются внутри атеросклеротических образований. Присутствие наночастиц сочетается с наличием в их окружении участков разреженных коллагеновых структур (5), что свидетельствует об изменении плотности атеросклеротических образований и развитии деструктивных процессов.

Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что в рассматриваемых условиях углеродсодержащие наночастицы, нанесенные на поверхность атеросклеротического образования, способны проникать в его внутренние слои и модифицировать его структуру.

Таким образом, углеродсодержащие наночастицы можно использовать для деструктуризации атеросклеротических образований, формирующихся на стенках кровеносных сосудов.

Литература

1. Le May M.R., Labiraz M., Davies R.F. et al. Stenting thromlolysis in acute myocardial infarction trial (STAT) // J. Am. Coll Cardiol. 2001, 37, P.985-991.

2. Крылов А.Л. Стенты, содержащие лекарственные препараты. Новые перспективы // Международный журнал интервенционной кардиоангиологии. 2006, № 10, с.16-21.

3. Суздалев И.П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. - M.: КомКнига, 2006. - 592 с.

4. Ermakov A.E., Uimin M.A., Lokteva E.S. et al. The Synthesis, Structure, and Properties of Carbon Containing Nanocomposites Based on Nickel, Palladium, and Iron // Russ. J. Phys. Chem. 2009, A 83, р.1187-1193.

5. Бондарь B.C., Позднякова И.О., Пузырь А.П. Применение наноалмазов для разделения и очистки белков // Физика твердого тела. 2004. Т.46. Вып.4. С.737-739.

6. Бондарь B.C., Пуртов К.В., Пузырь А.П. и др. Каталитическая активность наноалмазных частиц в органических реакциях // Доклады РАН, 2008, т.418, № 2, с.267-269.

7. Каруну В.Я. Электронная микроскопия. - Киев: «Вища школа», 1984, с.208.