Учени от Училището по медицина в Станфордския университет са разработили

Учени от Училището по медицина в Станфордския университет са създали неинвазивен метод за снабдяване на медикаменти в мечтаната точка в мозъка, в границите на няколко милиметра от задачата.

Методът към този момент е тестван при плъхове, като употребява фокусиран ултразвук, с цел да насочи лекарствените молекули, разхлабени от „ клетките “ от наночастици, които са били инжектирани в кръвта.

В проучването учените демонстрират, че фармакологично дейните количества бързодействащо лекарство могат да бъдат освободени от тези кафези в дребни сектори от мозъка на плъхове, ориентирани от лъчев фокусиран ултразвук. Лекарството стартира да работи неотложно, намалявайки нервната интензивност в целевата област – само че единствено до момента в който ултразвуковото устройство е интензивно и единствено когато интензитетът на ултразвука надвиши избран предел. Чрез модифицирането на силата и продължителността на лъча откривателите могат да уточняват приемането на лекарството.

Медикаментът, употребен в това изследване, е пропофол, анестетик, който нормално се ползва в хирургията, само че по принцип същият метод може да работи за доста медикаменти с доста разнообразни фармакологични дейности и психиатрични приложения и даже за някои химиотерапевтични медикаменти, употребявани за битка с рака.

Чрез превръщане на интензитета на ултразвук и мониторинг на метаболитната интензивност на мозъка, откривателите биха могли да следят и вторичните резултати на лекарството върху отдалечени мозъчни райони надолу по веригата, които получават принос от целевия сектор, твърди доктор Рааг Арън, доцент по неврорадиология. По този метод откривателите са могли неинвазивно да изобразяват връзките сред другите схеми в живия мозък.

Статия описваща резултатите от изследването, беше оповестена онлайн на 7 ноември в изданието Neuron. Арън е старшият създател, като съавтори са Джефри Уанг и Муна Араиал.

Технология, известна като оптогенетика, чиито пионер е проф. Д-р Карл Дайзерот, професор по биоинженерни науки, психиатрия и поведенчески науки в Станфорд, употребява инвазивни генни доставки за накърнимост на избрани класове нервни кафези до точна пробна операция. Подходът на Арън употребява неинвазивни фармакологични способи за реализиране на сходен надзор на нервната интензивност.

„ Тази значима работа открива, че ултразвуковото снабдяване на медикаменти има нужната акуратност, с цел да настрои мозъчната интензивност посредством целеустремено използване на медикаментите “, споделя Дайзерот, който не взе участие в изследването. „ Мощната нова техника може да бъде употребена за тестването на хрумвания, въодушевени от оптогенетиката, получени в началото от проучвания на гризачи, по-късно при огромни животни – а може би в скоро време и при клинични изследвания с хора. “

Новата технология може освен да форсира напредъка в научните проучвания на невроните, само че и да се трансформира бързо в клинична процедура, сподели Арън.

„ Въпреки че това изследване е направено при плъхове, всеки съставен елемент от нашия комплекс от наночастици е утвърден от Агенцията за храните и медикаментите и за проучване при хора, а фокусираният ултразвук нормално към този момент се употребява в клиничните процедури в Станфорд “, споделя той. „ Така че, ние сме оптимисти за транслационния капацитет на тази процедура. “

Безвреден при ниска активност, употребен рутинно за обрисуване на телесни тъкани, ултразвукът с висока активност е утвърден за премахване или съзнателно заличаване на някои тъкани, в това число елементи от централната мозъчна конструкция, наречена таламус, за лекуване на положение, известно като есенциален тремор.

Интензитетът на ултразвука, употребен в тези опити, е към 1/10 до 1/100 от интензитета, употребен в процедурите за клинична аблация (Радиофреквентната аблация е инвазивен способ за лекуване на сърдечните аритмии, при който се пропуща високочестотен ток в сърцето посредством катетър). Ултразвукът в тези опити е доставен в поредност от къси и бързи импулси, разграничени от интервали на отмора, което дава на целевата мозъчна тъкан задоволително време да се охлади сред импулсите.

Плъховете, изложени неведнъж на опита не демонстрират никакви данни за увреждане на тъканите от него.
Наночастиците, които Арън усъвършенства от няколко години, са биосъвместими, биоразградими, цялостни с течност сфери с диаметър към 400 нанометра. Техните повърхности се състоят от съполимерна матрица, в която е включено лекарството по желание. Приблизително 3 милиона молекули от лекарството се слагат на повърхността на една от тези наночастици.

Всяка наночастица обгръща капчица от вещество, наречено перфлуоровъглерод. Утаени с ултразвукови талази с вярната периодичност, тези течности стартират да се разклащат и уголемяват, до момента в който покритието на полимерната матрица се унищожи, като се слагат свободните молекули на лекарството. Пропофолът, сходно на всички психоактивни медикаменти, елементарно се популяризира посредством кръвно-мозъчна преграда. Но откакто премине тази преграда, медикаментът бързо се гълтам от мозъчната тъкан, тъй че в никакъв случай да не стига по-далеко от половин милиметър от капилярите, където е освободен.

Арън и сътрудниците му са инжектирали тези частици интравенозно на пробни плъхове и са проучили капацитета на фокусиран ултразвук за целеустремено снабдяване на медикаменти.

Първоначално те са измервали интензивността на нервните кафези във образната кора, област в задната част на мозъка, задействана от образни тласъци, в отговор на светкавици, ориентирани към очите на плъховете. Фокусирайки ултразвуковия лъч върху тази зона на мозъка, учените са следили по какъв начин електрическата интензивност там се гълтам, до момента в който лъчът се предава, а по-късно се възвръща в границите на към 10 секунди откакто устройството е изключено. Този спад в електрическата интензивност на образния кортекс, което става при освобождението на анестетик там, е все по-изразено с възходящия ултразвуков интензитет и въобще не се е случвало, когато плъховете са били инжектирани с лекарство без наночастици.

Обратно, интензивността в моторната кора, мозъчна област, която не взе участие в зрението, в отговор на светлинни талази, ориентирани към очите на плъховете, не се намалява, когато се ползва ултразвук там. Но ултразвукът, ориентиран към региона на мозъка, която предава образна информация до зрителната кора, понижава електрическата интензивност във образната кора. Това демонстрира, че освобождението на пропофол в една мозъчна конструкция може да докара до вторични резултати в различен далечен район, който получава влияние от тази конструкция.

След това, екипът на Арън следи мозъчния метаболитен отговор към фокусиран ултразвук, като употребява позимитронна емисионна томография, с цел да мери мозъчното вдишване на радиоактивен аналог на глюкозата – глюкозата е основният енергиен източник на мозъка – при плъховете.

Когато инжектираните наночастици са заготовки без медикамент, няма резултат в зоните с ултразвук. Но с наночастици, натоварени с пропофол, метаболизмът пада, което значи, че има понижена нервна интензивност в тези области, изложени на ултразвук. Това инхибиране се усилва с възходящия ултразвуков интензитет. Изкривяването на равнището на ултразвук задоволително високо също по този начин провокира селективно понижена интензивност в отдалечени области на мозъка, за които е известно, че одобряват входни данни от изложената на ултразвук област.

„ Надяваме се да използваме тази технология за неинвазивно изрязване или инактивиране на избран дребен размер на мозъчната тъкан при пациенти, планувани за неврохирургия “, споделя Арън. „ Ще инактивирате или премахнете тази дребна част от тъканта, с цел да постигнете стремежи резултат – да вземем за пример прекъсване на епилептични припадъци. Но ще провокира ли това някакви непредвидени странични резултати? “

Инфо: Sciencedaily.com