Môžu nanočastice ovplyvniť vlastnosti krvi? Model intravenózneho podania nanočastíc na báze dendrónov

Nanočastice sú v súčasnosti jednou z intenzívne skúmaných oblastí pre využitie v medicíne. Viaceré z nich sa už využívajú aj v klinickej praxi, napr. ako nosiče liečiv s vysokou toxicitou, alebo aj samy pôsobia ako selektívne cytostatiká. Pre podanie do organizmu musia byť enkapsulované do lipozómov alebo povrchovo modifikované, čím sa kontrolujú ich interakcie s okolím.

Nanočastice môžu interagovať s inými látkami špecifickými i nešpecifickými interakciami. Nešpecifické fyzikálne interakcie môžu byť žiaduce – podieľajú sa na pasívnom cielení do cieľovej bunky či tkaniva, na prechode cez bariéry (napr. úspešný prenos génu do bunky), aj na selektívnej kumulácii nanočastíc v nádorovom tkanive. Nešpecifické interakcie s tkanivami však môžu byť aj príčinami nežiaducich účinkov a toxicity nanočastíc, ktorá sa môže prejaviť napr. po predčasnom uvoľnení nanoliečiva z komplexov počas transportu krvou.

Pre sledovanie možných interakcií v krvi sme v experimente navrhli model intravenózneho podania nanočastíc na báze amfifilných fosforových dendrónov ich pridaním do vzorky krvi zdravých dobrovoľníkov vo veku 20 až 30 rokov. Na týchto vzorkách boli uskutočnené súčasné merania hematologických a koagulačných parametrov, ako aj reometrické merania pri rôznych šmykových rýchlostiach, čím sa simulovalo prúdenie krvi v rôznych typoch ciev v organizme. Okrem vplyvu šmykovej rýchlosti umožnilo experimentálne nastavenie sledovať vplyv ďalších troch faktorov – pohlavia, koncentrácie aplikovaného dendrónu a generácie (veľkosti) molekuly dendrónu.

Predchádzajúce výsledky [1, 2] ukazujú, že vplyvom dendrónov dochádza k zmenám v priemerných hodnotách počtu krvných doštičiek, časov zrážania a viskozity krvi. V tejto práci sme s využitím korelačnej analýzy a modelovania skúmali vzájomný súvis medzi zmenami v celom spektre  hematologických a koagulačných parametrov a reologických vlastností krvi v závislosti na hlavných faktoroch (prediktoroch).

Analýzou teplotných máp sme pozorovali zmeny v korelačných koeficientoch medzi viskozitou a koagulačnými parametrami krvi. To naznačuje, že vplyv jednotlivých experimentálnych faktorov na merané charakteristiky nemusí byť nezávislý a môže medzi nimi byť prítomná interakcia. U pohlavia sme síce potvrdili aditivitu vplyvu na viskozitu, avšak nevylučujeme komplexnejší  obraz vplyvu hematologicko-koagulačné ukazovatele, ktoré môžu modifikovať vplyv faktorov na viskozitu. Nárast viskozity krvi môže byť spôsobený dvoma efektami: a) pozorované zhluky krvných doštičiek, b) zmenami v hematologicko-koagulačných parametroch, ktoré poukazujú na aktiváciu niektorých článkov koagulačnej kaskády. Pozorovali sme nelineárnu závislosť nárastu viskozity od koncentrácie dendrónu, čo môže byť spôsobené interakciou medzi koncentráciou, generáciou a typom dendritických nanočastíc.  Všetky faktory ovplyvňujú samousporiadanie dendrónov v polárnom (vodnom) prostredí do micelárnych útvarov rôzneho tvaru a veľkosti. Najvýraznejšie zmeny vo viskozite boli pozorované pri nízkych šmykových rýchlostiach a u mužského pohlavia, avšak na základe odborného posúdenia skúseným hematológom nedosiahli pozorované zmeny klinickú významnosť. Pri modelovaní vzájomných vzťahoch viskozity a koagulačných faktorov v experimentálnych podskupinách pomocou povrchových a kontúrových grafov boli pozorované aj oblasti predikcie výrazného nárastu viskozity. To upozorňuje na možnosť, že niektoré kombinácie vstupných faktorov môžu viesť ku komplexnejšiemu obrazu zmien v hematologicko-koagulačných a reologických parametroch a ovplyvniť funkciu a tokové vlastnosti krvi.

Na základe výsledkov konštatujeme, že dendróny v nami použitých koncentráciách majú dostatočnú krvnú znášanlivosť. Nelineárnosť a nemonotónnosť vzájomných vzťahov hematologicko-koagulačných a reologických parametrov po simulovanom i.v. podaní nanočastíc však môžu pri vyšších koncentráciách komplikovať predikciu nežiaducich účinkov. Tieto účinky musia byť predmetom ďalšieho výskumu.