Las enfermedades cardíacas y los accidentes cerebrovasculares son las dos enfermedades más mortales del mundo, causando más de 15 millones de muertes en 2016 según la Organización Mundial de la Salud. Un factor subyacente clave en estas dos crisis de salud mundial es la condición común, aterosclerosis, o la acumulación de depósitos grasos, inflamación y placa en las paredes de los vasos sanguíneos. A la edad de 40 años, alrededor de la mitad de nosotros tendrá esta condición, muchos sin síntomas.

Una nueva innovación de nanopartículas de investigadores del Departamento de Ingeniería Biomédica de la USC Viterbi puede permitir a los médicos identificar cuándo la placa se vuelve peligrosa al detectar calcificaciones inestables que pueden desencadenar ataques cardíacos y accidentes cerebrovasculares.

La investigación, de Ph.D. estudiante Deborah Chin bajo la supervisión de Eun Ji Chung, la Cátedra de Carrera Temprana Dr. Karl Jacob Jr. y Karl Jacob III, en colaboración con Gregory Magee, profesor asistente de cirugía clínica de la Escuela de Medicina Keck de la USC, se publicó en la revista Royal Society of Chemistry Revista de Química de Materiales B .

Cuando se produce aterosclerosis en las arterias coronarias, los bloqueos debidos a la placa o las roturas inducidas por la calcificación pueden provocar un coágulo, cortar el flujo de sangre al corazón, que es la causa de la mayoría de los ataques cardíacos. Cuando la afección ocurre en los vasos que van al cerebro, puede causar un derrame cerebral.

"No es necesario que una arteria esté bloqueada en un 80 por ciento para ser peligrosa. Una arteria con un 45% de obstrucción por placas podría ser más propensa a la ruptura, "Dijo Chung." El hecho de que sea una placa grande no significa necesariamente que sea una placa inestable ".

Chung dijo que cuando se depositan pequeños depósitos de calcio, llamadas microcalcificaciones, se forman dentro de las placas arteriales, la placa puede volverse propensa a romperse.

Sin embargo, identificar si la calcificación de los vasos sanguíneos es inestable y es probable que se rompa es particularmente difícil con los métodos tradicionales de exploración por TC y RM, o angiografía, que tiene otros riesgos.

"La angiografía requiere el uso de catéteres que son invasivos y tienen riesgos inherentes de daño tisular, "dijo Chin, el autor principal. "Las tomografías computarizadas, por otro lado, implican radiaciones ionizantes que pueden causar otros efectos perjudiciales para los tejidos ".

Chung dijo que las limitaciones de resolución de las imágenes tradicionales ofrecen a los médicos una "vista de pájaro" de la calcificación de mayor tamaño, que puede no ser necesariamente peligroso. "Si la calcificación está a microescala, puede ser más difícil de distinguir, " ella dijo.

El equipo de investigación desarrolló una nanopartícula, conocida como micela, que se adhiere e ilumina la calcificación para facilitar la visualización de obstrucciones más pequeñas que son propensas a romperse durante las imágenes.

Chin dijo que las micelas pueden apuntar específicamente a la hidroxiapatita, una forma única de calcio presente en arterias y placas ateroscleróticas.

"Nuestras nanopartículas de micelas demuestran una toxicidad mínima para las células y los tejidos y son muy específicas para las calcificaciones de hidroxiapatita, Chin dijo. esto minimiza la incertidumbre en la identificación de calcificaciones vasculares dañinas ".

El equipo ha probado su nanopartícula en células calcificadas en un plato, dentro de un modelo de ratón de aterosclerosis, así como el uso de muestras de arterias derivadas del paciente proporcionadas por el cirujano vascular, Magee lo que demuestra su aplicabilidad no solo en animales pequeños sino en tejidos humanos.

"En nuestro caso, demostramos que nuestra nanopartícula se une a la calcificación en el modelo de ratón más utilizado para la aterosclerosis y también funciona en tejido vascular calcificado derivado de pacientes, "Dijo Chin.

Chung dijo que el siguiente paso para el equipo era aprovechar las partículas de micelas que se usarían en la terapia con medicamentos dirigidos para tratar la calcificación en las arterias. en lugar de solo como medio para detectar los posibles bloqueos.

"La idea detrás de las nanopartículas y la nanomedicina es que puede ser un portador como el sistema de portadores de Amazon, transportar drogas directamente a una dirección o ubicación específica en el cuerpo, y no a lugares a los que no quieres que vaya, "Dijo Chung.

"Con suerte, eso puede permitir dosis más bajas, pero alta eficacia en el sitio de la enfermedad sin dañar las células normales y los procesos orgánicos, " ella dijo.