Ваш мозг бронирован. Живет в ящике из костей с системой безопасности сосудов. Эти сосуды защищают мозг и центральную нервную систему от вредных химических веществ, циркулирующих в крови. Тем не менее, эта система защиты, известная как гематоэнцефалический барьер, также предотвращает доставку лекарств, которые могут помочь в лечении пациентов с раком головного мозга и заболеваниями головного мозга, такими как болезнь Альцгеймера. Строго охраняемый мозг долгое время расстраивал врачей, ухаживающих за пациентами, нуждающимися в лечении мозга без хирургического вмешательства.
Благодаря последним достижениям в области технологий гематоэнцефалический барьер теперь можно открывать безопасно, неинвазивно и целенаправленно с помощью ультразвука. Один из новейших подходов, направленных на продвижение этого исследования, будет представлен на конференции Acoustics ’17 Boston, третьей совместной встрече Американского акустического общества и Европейской акустической ассоциации, которая состоится 25-29 июня в Бостоне, штат Массачусетс.
Исследователи из Оксфордского университета в Соединенном Королевстве в сотрудничестве с коллегами из Университета Твенте в Нидерландах создали многообещающую экспериментальную платформу in vitro для изучения взаимосвязи между тем, как открывается гематоэнцефалический барьер, и сколько времени требуется для восстановления. , и звуки, издаваемые при открытии гематоэнцефалического барьера. Думайте об этом как о гематоэнцефалическом барьере на чипе с использованием культивированных клеток, а не животных или людей.
"Ключевым преимуществом нашей системы является то, что она использует три режима – включая свет, звук и электрические поля – для одновременного мониторинга акустической эмиссии, разрушения и восстановления гематоэнцефалического барьера и биологической реакции клеток гематоэнцефалического барьера в режиме реального времени," сказал Майлз М. Арон в Оксфордском университете.
Исследователи пытались открыть гематоэнцефалический барьер с помощью ультразвука с 1950-х годов. Прорыв в безопасном открытии гематоэнцефалического барьера заключался в использовании крошечных пузырьков, которые взаимодействуют с ультразвуковым полем, известным как "кавитационные агенты." Некоторые кавитационные агенты уже одобрены U.S. Управление по контролю за продуктами и лекарствами. Кавитационные агенты работают за счет быстрых колебаний или "пение" при воздействии ультразвука.
"За ходом лечения можно наблюдать извне, «прислушиваясь» к повторно излучаемому звуку от кавитационных агентов, взаимодействующих с ультразвуковым полем. Эти акустические излучения предоставляют информацию об энергии кавитации в кровеносных сосудах и уже используются для корректировки параметров ультразвука в режиме реального времени, чтобы снизить вероятность повреждения здоровых клеток во время лечения," Арон сказал.
Команда контролирует акустическую эмиссию и целостность гематоэнцефалического барьера в режиме реального времени на протяжении всего лечения, что является улучшением по сравнению с другими подходами, которые обычно включают оценку гематоэнцефалического барьера только после завершения лечения, сказал Арон.
Кроме того, команда использует флуоресцентные зонды для отслеживания изменений в клетках во время лечения или механических и химических эффектов от кавитационных агентов, когда они подвергаются воздействию ультразвука в режиме реального времени.
"Анализируя несколько источников данных во время ультразвукового воздействия и на протяжении восстановления ГЭБ, мы стремимся лучше понять этот многообещающий новый метод лечения," Арон сказал. "В Оксфордском центре устройств для доставки лекарств OxCD3 в настоящее время мы работаем над неинвазивным методом обнаружения и лечения метастазов в головной мозг до того, как они станут смертельными. Наша система in vitro будет играть решающую роль в развитии этого и других подходов следующего поколения к открытию гематоэнцефалического барьера с помощью ультразвука."