Als traditionele medicijnafgifte een soort schilderij was, het lijkt misschien op paintball. Met goed doel, een meerderheid van de verf eindigt op de roos, maar het drupt en spettert ook, het dragen van verfstromen over het doel.

Als het medicijn in de bloedbaan moet komen en door uw lichaam moet circuleren voor de behandeling van ziekten, waar dan ook, dit paintball-achtige bezorgsysteem kan werken. Maar het zal niet werken voor gerichte en nauwkeurige medicijnafgifte.

Een meer acute leveringsaanpak zou meer lijken op "schilderen op nummer, " een techniek die een nauwkeurige levering van een bepaalde hoeveelheid medicijnen op een exacte locatie mogelijk zou maken. Onderzoekers van de James McKelvey School of Engineering en de School of Medicine aan de Washington University in St. Louis ontwikkelen de tools die nodig zijn voor een dergelijk medicijnafgiftesysteem , die ze cavitatiedosis schilderen noemen.

Hun onderzoek is deze week online gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .

Met behulp van gerichte echografie met zijn contrastmiddel, microbellen, om medicijnen af ​​te geven door de bloed-hersenbarrière (FUS-BBBD), het onderzoeksteam, geleid door Hong Chen, assistent-hoogleraar biomedische technologie aan de McKelvey School of Engineering, en universitair docent stralingsoncologie aan de School of Medicine, was in staat om een ​​deel van de onzekerheid van medicijnafgifte te overwinnen.

Deze methode maakt gebruik van de microbellen die uitzetten en samentrekken wanneer ze interageren met de echografie, in wezen pompt het intraveneus toegediende medicijn naar waar de echografie ook wijst.

Om te bepalen waar en hoeveel van de medicijnen werden afgeleverd, de onderzoekers gebruikten nanodeeltjes getagd met radiolabels om medicijndeeltjes weer te geven, vervolgens gebruikte positron emissie tomografie (PET) beeldvorming om hun verblijfplaats en concentraties te volgen. Ze kunnen dan een gedetailleerd beeld maken, laten zien waar de nanodeeltjes naartoe gingen en in welke concentraties.

Er is één hapering, Hoewel.

"Het probleem is, PET-beeldvorming is duur en gaat gepaard met radioactieve blootstelling, ' zei Chen.

Dus wendde het team zich tot passieve cavitatiebeeldvorming (PCI), een ultrasone beeldvormingstechniek die door verschillende groepen in ontwikkeling is geweest voor het afbeelden van de ruimtelijke verdeling van microbelcavitatie, of de oscillatie van microbellen in het ultrasone veld.

Om te bepalen of PCI ook nauwkeurig de hoeveelheid medicijnen op een bepaalde locatie zou kunnen bepalen, ze correleerden een PCI-beeld met een PET-beeld (waarvan ze wisten dat het de concentratie van radioactieve stoffen kon kwantificeren).

"We ontdekten dat er een pixel voor pixel correlatie is tussen de ultrasone beeldvorming en de PET-beeldvorming, "  zei Yaoheng Yang, de hoofdauteur van deze studie en een tweedejaars Ph.D. student aan de faculteit Biomedische Technologie. Het PCI-beeld, daarom, kan worden gebruikt om te voorspellen waar een medicijn naartoe gaat en hoeveel medicijn er is. Vandaar, ze noemde de nieuwe techniek cavitatiedosis schilderen.

Vooruit gaan, Chen gelooft dat deze methode de manier waarop sommige medicijnen worden toegediend drastisch kan veranderen. Door cavitatiedosis te gebruiken in combinatie met gerichte echografie kunnen artsen precieze hoeveelheden medicijnen op specifieke locaties afleveren, bijvoorbeeld, gericht op verschillende gebieden van een tumor met nauwkeurigheid.

"Ik denk dat deze cavitatiedosis-schildertechniek in combinatie met gerichte, door echografie mogelijk gemaakte toediening van hersendrugs nieuwe horizonten opent in ruimtelijk gerichte en gemoduleerde toediening van hersendrugs, ' zei Chen.

Ze heeft onlangs een subsidie ​​van $ 1,6 miljoen ontvangen van het National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering van de National Institutes of Health (NIH) om te werken aan de combinatie van intranasale medicijnafgifte en gerichte echografie (FUSIN) met dit onderzoek.

Het onderzoeksteam van de Washington University School of Medicine omvatte Xiaohui Zhang, postdoctoraal onderzoeker radiologie; Richard Labos, universitair hoofddocent radiologie; Yongjian Liu, universitair hoofddocent radiologie; en Jeffrey F. Williamson, hoogleraar stralingsoncologie. Van McKelvey Engineering:Haoheng Yang; en Dezhuang Ye.