Het ontbreken van een klinisch levensvatbare methode om kankermedicijnen op te sporen en naar tumoren te sturen, is een groot probleem voor gerichte therapieën.

Maar een nieuwe ultrasone methode voorgesteld door biomedische ingenieurs van het team van Qifa Zhou aan de Universiteit van Zuid-Californië in Los Angeles zou akoestische controle en realtime volgen van medicijnafgifte in het lichaam mogelijk maken. De onderzoekers rapporteren over hun manipulatie van ultrasone golven om de levering van medicijnen te lokaliseren Technische Natuurkunde Brieven .

"Bij conventionele medicijnafgifte, weefsel wordt ex vivo onder de microscoop onderzocht, of radioactieve materialen worden gebruikt om drugs in vivo op te sporen. We stellen een nieuwe manier voor om het medicijn precies in het menselijk lichaam af te beelden en te verplaatsen door de nieuwe vlakke golfbeeldvormingsmethode te combineren met een gerichte ultrasone transducer, ", zegt postdoctoraal onderzoeker Xuejun Qian.

Nauwkeurige medicijnafgifte is cruciaal om tumorvernietiging te garanderen, terwijl de toxische bijwerkingen van kankertherapieën op gezond weefsel worden vermeden. Echografie is een populaire methode voor niet-invasieve beeldvorming in het lichaam. Maar omdat de conventionele methode geen gevoeligheid heeft, het is niet eerder gebruikt bij medicijnafgifte. Zhou's team heeft een nieuwe, ultrasnelle ultrasone methode die achtergrondgeluid elimineert om een ​​medicijnafgiftevoertuig in een fantoombloedvat nauwkeurig te volgen.

Hanmin Peng, een gastonderzoeker van de Nanjing University of Aeronautics &Astronautics, China, en collega's pompten water door een smalle siliconen buis om de bloedstroom door een bloedvat na te bootsen. Ze plaatsten de buis onder echt varkensweefsel en maakten er een afbeelding over om de opstelling realistischer te maken. Microbellen, kleine luchtbellen, die kunnen worden gebruikt als vehikels voor medicijnafgifte, werden in de nepbloedvaten geïntroduceerd.

In recente jaren, er is veel opwinding geweest over het vermogen om geluidsgolven te concentreren in "akoestische pincetten, " die deeltjes kan manipuleren. Zhou's team paste een gerichte ultrasone transducer toe om de microbellen te vangen die werden geïdentificeerd door hun ultrasnelle beeldvormingssysteem.

Het team voorspelde de beweging van microbellen en berekende de akoestische stralingskrachten die nodig zijn om de bellen op te vangen en naar specifieke gebieden in het fantoombloedvat te verplaatsen.

Door de akoestische stralingskracht van de transducer in evenwicht te brengen, het team verplaatste de ingesloten microbellen naar een specifieke locatie op de buiswand en zette de akoestische kracht op om de bellen te laten barsten.

Ultrageluidsgolven laten de lucht in microbellen trillen, waardoor Peng en collega's hun nieuwe ultrasnelle ultrasone beeldvormingssysteem konden gebruiken om de microbellen nauwkeurig te volgen tot een diepte van maximaal 10 millimeter in het weefsel. Ze hopen dat deze combinatie van echografie en targeting kan worden vertaald naar het niet-invasief sturen van medicijnbevattende microbellen naar bloedvaten naast tumorlocaties in het lichaam.

"We willen in vivo studies bij ratten of konijnen proberen om te zien of de voorgestelde methode op microbellen gebaseerde medicijnafgifte in een echt lichaam kan volgen en vrijgeven, " zei Qian. "We hopen de beeldresolutie verder te verbeteren, gevoeligheid en snelheid in een echte case, en als het werkt, het doel op lange termijn zou zijn om naar een menselijke studie te gaan."