Νανοιατρική και καρδιά

Έγκαιρη ανίχνευση των ασταθών πλακών θα είναι μεγάλης αξίας για την επιτυχή καθοδήγηση της θεραπευτικής αγωγής, με σκοπό τη μείωση της νοσηρότητας/θνησιμότητα σε ασθενείς που παρουσιάζουν καρδιαγγειακά προβλήματα.

Εφαρμογή της νανοτεχνολογίας στην ιατρική επιστήμη αναδύεται ως ένα νέο πεδίο διεπιστημονικής έρευνας μεταξύ της ιατρικής, της βιολογίας, της τοξικολογίας, της φαρμακολογίας, της χημείας, της επιστήμης των υλικών, της μηχανικής και των μαθηματικών, και αναμένεται να φέρει μια σημαντική ανακάλυψη σε πολλά άλυτα ιατρικά θέματα.

Η Νανοϊατρική, – η χρήση της νανοτεχνολογίας στην ιατρική, – έχει αρχίσει να έχει αντίκτυπο σε τομείς όπως η απεικόνιση της νόσου, τη διάγνωση και τη μεταφορά των φαρμάκων στο σημείο της νόσου εξειδικευμένα. Πολυλειτουργικά νανοσωματίδια, όπως μαγνητικά νανοσωματίδια σιδήρου ή νανοσωματίδιου με αυξημένη απεικονιστική ισχύ μπορούν να τροποποιηθούν κατάλληλα ώστε να ικανοποιείται μία ή περισσότερες απο τις παραπάνω εφαρμογές. Πολλά απο αυτά τα νανοσωματίδια βρίσκονται υπο αξιολόγιση σε ερευνητικά εργαστήρια της χώρας ή του εξωτερικού ενώ άλλα βρίσκονται σε κλινικές μελέτες. Η θεραγνωστική νανοϊατρική, αναφέρεται σε ένα ολοκληρωμένο νανο-σύστημα, το οποίο μπορεί ταυτόχρονα να διαγνώσει και να θεραπεύσει συγκεκριμένες ασθένειες. Είναι σαφές ότι η νανοτεχνολογία βρίσκεται στο επίκεντρο της έρευνας κατά τη διάρκεια των τελευταίων 10 ετών και πλεονεκτεί εξαιτίας του εύρους των εφαρμογών τους.

Παραδείγματα περιλαμβάνουν νανοσωματίδια που έχουν τροποποιηθεί κατάλληλα με βιομόρια για στόχευση της νοσούσας περιοχής όπως αντισώματα, βιοσυμβατά και βιοπολυμερή όπως πολυσακχαρίτες, PLGA, PLA, αλβουμίνη, και πολυ (αιθυλενογλυκόλη). Η νανοτεχνολογία έχει ενεργοποιήσει το ενδιαφέρον των επιστημόνων, λόγω των προαναφερθέντων πλεονεκτημάτων, τονίζοντας τη συμβολή τους στην ιατρική χημεία. Βιβλιογραφικά υπάρχουν πολλές ομάδες οι οποίες ασχολούνται με την αντιμετώπιση πολλών ασθενειών βασίζεται στη νανοτεχνολογία και πιο ειδικά στην εξειδικευση στα ανθρώπινα χαρακτηριστικά.

Οι επιστήμονες συνδυάζοντας τα χαρακτηριστικά της νόσου με τα πλεονεκτήματα των νανοσωματιδίων έχοντας σε πολλές περιπτώσεις επιτύχει τη βελτίωση της θεραπευτικής αποτελεσματικότητας και της ποιότητας ζωής των ασθενών. Τα τελευταία χρόνια, έχουν γίνει σημαντικές προσπάθειες ώστε να γίνει ο κατάλληλος σχεδιασμός και να συντεθούν νανοδομημένα υλικά τα οποία θα εμφανίζουν συγκεκριμένες λειτουργικές ιδιότητες. Τα μεταλικά νανοσωματίδια οξειδίου του σιδήρου σε μονοδιασπορά συντίθενται σε ελεγχόμενες συνθήκες, και με κατάλληλη τροποποίηση μπορούν να παραμένουν σταθερά και βιοσυμβατά, να μεταφέρουν θεραπευτικές ουσίες και να οδηγούν στην αντιμετώπιση των προβλημάτων.

Έγκαιρη ανίχνευση των ασταθών πλακών θα είναι μεγάλης αξίας για την επιτυχή καθοδήγηση της θεραπευτικής αγωγής, με σκοπό τη μείωση της νοσηρότητας/θνησιμότητα σε ασθενείς που παρουσιάζουν καρδιαγγειακά προβλήματα. Η αθηροσκλήρωση, μία χρόνια φλεγμονώδης νόσος ξεκινά συχνά στα πρώιμα στάδια της ζωής με τη συσσώρευση της χοληστερόλης στα αρτηριακά τοιχώματα. Η χοληστερόλη φέρεται σε αρτηριακά τοιχώματα μεσο σωματιδίων της LDL (λιποπρωτεΐνη χαμηλής πυκνότητας). Τα σωματίδια LDL αποτελούνται από ένα εξωτερικό στρώμα φωσφολιπιδίων, χοληστερόλης, και ενός πολυπεπτιδίου, ενώ ο εσωτερικός πυρήνας περιέχει χοληστερυλ-εστέρες. Μετά την απελευθέρωση των σωματιδίων LDL αυτά συσσωρεύονται και τροποποιούνται, πιθανώς μέσο της οξείδωσης οδηγόντας στη φλεγμονή, εξαιτίας της οποίας μονοκύτταρα και Τ-λεμφοκύτταρα εκφράζονται.

Τα μονοκύτταρα διαφοροποιούνται σε μακροφάγα και εσωτερικεύουν τα σωματίδια της LDL μέσω των υποδοχέων τους. Μετά το στάδιο αυτό οι αθηρωματικές βλάβες εμφανίζονται στα αρτηριακά τοιχώματα. Η συσσώρευση της χοληστερόλης συνδέεται με μια πάχυνση του έσω χιτώνα. Οι καρδιαγγειακές ασθένειες που προκαλούνται από το σχηματισμό νέων τριχοειδών αγγείων οδηγούν επίσης σε φλεγμονώδεις καταστάσεις και αυτό έχει ως αποτέλεσμα την έναρξη ενός φαύλου κύκλου.

Είναι γνωστό ότι η φλεγμονή επιδρά καταλυτικά στην αγγειογένεση επιδεινώνοντας το στάδιο της νόσου. Με τη αναστολή της αγγειογένεσης μέσο της νανοτεχνολογίας μπορεί αποτελεσματικά να περιοριστεί και η φλεγμονή οδηγόντας στη βελτίωση των καρδειαγγειακών νόσων. Κατάλληλη λοιπόν τροποποιήση της επιφάνειας των νανοσωματιδίων με μικρά μόρια αναστολής των υποδοχέων της νεοαγγεογέννεσης την αποτρέπουν αποτελεσματικά οδηγόντας στην έμεση αντιμετώπιση των καρδειαγγειακών προβλημάτων. Αυτοί οι υποδοχείς νεοαγγειογένεσης μπορούν να εμποδιστούν απο συνθετικά μικρά μόρια αναστολής (αντι-VEGF) καθώς και με ειδικά πεπτίδια, λειτουργόντας τόσο διαγνωστικά όσο και θεραπευτικά. Τροποποιώντας κατάλληλα λοιπόν τα νανοσωματίδια με παράγοντες που εμποδίζουν την αγγειογένεση στην περιοχή ακολουθεί ταυτόχρονα άρση της φλεγμονής και αντιμετώπιση του προβλήματος ενώ μπορεί να γίνει έγκαιρη διάγνωση της μέσο των νανοσωματιδίων τα οποία στοχευμένα θα προσδεθούν στην περιοχή που υπερεκφράζει τους υποδοχείς της νεοαγγειογέννεσης δίνωντας οριστική λύση του προβλήματος σε πρώιμα στάδια.

Ελένη Κ. Ευθυμιάδου
Επίκουρος Καθηγήτρια τμήματος χημείας, Πανεπιστήμιο Αθηνών.
Μεταδιδακτορική ερευνήτρια ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος Ινστιτούτο Νανοεπιστήμης και Νανοτεχνολογίας