Медики научились «вскрывать» мозг для лекарств ультразвуком
Природа надежно защитила мозг от воздействий извне. Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) не пропустит из крови ни инфекции, ни токсины. Но иногда медикам приходится идти на штурм этой неприступной преграды — например, при лечении опухолей мозга и нейродегенеративных заболеваний.
Чтобы безопасно и обратимо открыть ГЭБ для прохождения лекарств, все чаще применяется фокусированный ультразвук с микропузырьками. Этот способ стал темой исследования ученых из Института фундаментальных технологических исследований Польской академии наук (IPPT PAN). Они подобрали оптимальные акустические параметры, результатами чего поделились на страницах Biomedical Physics & Engineering Express.
Эксперимент с контролируемым потоком подтвердил известные закономерности, такие как существование оптимальных диапазонов давления для стабильной кавитации и сильное влияние концентрации микропузырьков на акустическую эмиссию. Еще одно открытие оказалось несколько неожиданным: выяснилось, что на характер кавитации может заметно влиять количество импульсов ультразвука, даже при одинаковом суммарном времени воздействия. Это позволяет предположить, что одного лишь эффективного времени озвучивания может быть недостаточно для описания воздействия, которое испытывают микропузырьки. По-видимому, сказывается «история облучения» — то, сколько раз пузырьки были активированы.
«Перед началом доклинических исследований по открытию ГЭБ с помощью ультразвука мы стремились лучше понять природу колебаний микропузырьков, чтобы впоследствии точно настраивать акустические параметры для достижения нужного стабильного режима. Изначально мы планировали изучить только влияние акустического давления, концентрации микропузырьков и длительности импульса на дозу кавитации. Связь же между количеством импульсов и кавитацией обнаружилась в некоторой степени неожиданно. Эта находка требует более глубокого изучения, чем мы и планируем заняться в ближайшем будущем», — рассказал инженер Лукаш Фура из IPPT PAN, ведущий автор исследования.
Авторы признают ограничения своего исследования — оно проводилось в упрощенной экспериментальной системе, с гораздо большей концентрацией пузырьков, чем в реальной ситуации, не учитывались такие факторы, как кровоток, диаметр сосудов и динамика восполнения пузырьков.
Вместе с тем показана жизнеспособность идеи и появились представления о механизмах поведения микропузырьков. Очевидно, что полученные результаты потребуется уточнить in vivo в условиях, максимально приближенных к клиническим.
