Автор AZoNano 8 января 2021 г.

Исследователи-инженеры разработали новую технику для удаления особо прочных тромбов с использованием искусственных нанокапель и ультразвуковой «дрели» для разрушения тромбов изнутри. Методика еще не прошла клинических испытаний. Тестирование in vitro показало многообещающие результаты.

В частности, новый подход разработан для лечения втянутых сгустков крови, которые образуются в течение продолжительных периодов времени и имеют особую плотность.

Эти сгустки особенно трудно лечить, потому что они менее пористые, чем другие сгустки, что затрудняет проникновение лекарств, растворяющих сгустки крови, в сгусток.

Новый метод состоит из двух ключевых компонентов: нанокапель и ультразвукового сверла.

Нанокапли состоят из крошечных липидных сфер, заполненных жидкими перфторуглеродами (ПФУ). В частности, нанокапли заполнены ПФУ с низкой точкой кипения, что означает, что небольшое количество ультразвуковой энергии заставит жидкость превратиться в газ.

Преобразуясь в газ, ПФУ быстро расширяются, испаряя нанокапли и образуя микроскопические пузырьки.

« Мы вводим нанокапли в место образования сгустка, и, поскольку нанокапли настолько малы, они могут проникать и превращаться в микропузырьки внутри сгустков при воздействии ультразвука», говорит Лила Гоэл, первый автор статьи о работе. Гоэль – доктор философии. студент совместного факультета биомедицинской инженерии в Государственном университете Северной Каролины и Университете Северной Каролины в Чапел-Хилл.

После того, как микропузырьки образуются внутри сгустков, продолжающееся воздействие на сгустки ультразвука вызывает колебания микропузырьков. Быстрая вибрация микропузырьков заставляет их вести себя как крошечные отбойные молотки, нарушая физическую структуру сгустка и помогая растворить сгустки.

Эта вибрация также создает более крупные отверстия в массе сгустка, которые позволяют переносимым с кровью лекарственным средствам против свертывания крови проникать глубоко в сгусток и разрушать его.

Эта техника стала возможной благодаря ультразвуковой дрели – ультразвуковому преобразователю, достаточно маленькому, чтобы его можно было ввести в кровеносный сосуд через катетер. Сверло может направлять ультразвук прямо вперед, что делает его чрезвычайно точным.

Он также способен направлять достаточно энергии ультразвука в заданное место, чтобы активировать нанокапли, не вызывая повреждения окружающей здоровой ткани. В сверло встроена трубка, которая позволяет пользователям вводить нанокапли в место образования сгустка.

При тестировании in vitro исследователи сравнили различные комбинации медикаментозного лечения, использование микропузырьков и ультразвука для удаления сгустков, а также новую технику с использованием нанокапель и ультразвука.

«Мы обнаружили, что использование нанокапель, ультразвука и медикаментозного лечения было наиболее эффективным, уменьшив размер сгустка на 40%, плюс-минус 9%, », – говорит Сяонин Цзян, Дин Ф. .

Дункан, заслуженный профессор механической и аэрокосмической техники в штате Северная Каролина и автор статьи. «Использование только нанокапель и ультразвука уменьшило массу на 30%, плюс-минус 8%. Следующее лучшее лечение включало медикаментозное лечение, микропузырьки и ультразвук – и это уменьшило массу сгустка только на 17%, плюс-минус 9%. Все эти испытания проводились с одинаковым 30-минутным периодом лечения.

«Эти первые результаты испытаний очень многообещающие».

«Использование ультразвука для разрушения тромбов изучается в течение многих лет, включая несколько существенных исследований на пациентах в Европе, с ограниченным успехом», говорит соавтор Пол Дейтон, Уильям Р. Кенан-младший. Заслуженный профессор биомедицинской инженерии в Университете Северной Каролины и Северной Каролине

«Однако добавление нанокапель с низкой точкой кипения в сочетании с ультразвуковой дрелью продемонстрировало существенный прогресс в этой технологии».

«Следующие шаги будут включать доклинические испытания на животных моделях, которые помогут нам оценить, насколько безопасным и эффективным может быть этот метод для лечения тромбоза глубоких вен», говорит Чжэнь Сюй, профессор биомедицинской инженерии. из Мичиганского университета и соавтор статьи

Статья «Катетер-управляемый нанокапельный сонотромболизис ретракционных сгустков крови» опубликована в открытом доступе в журнале Microsystems & Nanoengineering. Соавторами статьи являются Хуайю Ву и Бохуа Чжан, доктор философии. студенты в NC State; и Джин Вук Ким, научный сотрудник Объединенного департамента биомедицинской инженерии Университета Северной Каролины и штата Северная Каролина

Работа была выполнена при поддержке Национального института здравоохранения в рамках гранта R01HL141967.

Стартап под названием SonoVascular, Inc., соучредителем которого является Цзян, лицензировал технологию ультразвуковой «дрели» у NC State. SonoVascular и NC State надеются сотрудничать с отраслевыми партнерами по развитию этой технологии.

Нанокапли с низкой точкой кипения, совместно изобретенные Дейтоном, также получили патент США. Эта технология была лицензирована дочерней компанией Triangle Biotechnology, Inc., соучредителем которой является Дейтон. Соавторы исследования Дейтон, Ким, Сюй и Цзян также подали заявку на патент, касающийся сонотромболиза, опосредованного нанокаплями.

Источник: https://www.ncsu.edu/