Technische onderzoekers hebben een nieuwe techniek ontwikkeld voor het elimineren van bijzonder hardnekkige bloedstolsels, met behulp van gemanipuleerde nanodruppels en een ultrasone "boor" om de stolsels van binnenuit op te breken. De techniek is nog niet klinisch getest. In vitro testen hebben veelbelovende resultaten opgeleverd.

specifiek, de nieuwe aanpak is ontworpen om teruggetrokken bloedstolsels te behandelen, die zich gedurende langere tijd vormen en bijzonder dicht zijn. Deze stolsels zijn bijzonder moeilijk te behandelen omdat ze minder poreus zijn dan andere stolsels, waardoor het moeilijk wordt voor medicijnen die bloedstolsels oplossen om in het stolsel te dringen.

De nieuwe techniek heeft twee belangrijke componenten:de nanodruppels en de ultrasone boor.

De nanodruppeltjes bestaan ​​uit minuscule lipidebolletjes die zijn gevuld met vloeibare perfluorkoolwaterstoffen (PFC's). specifiek, de nanodruppels zijn gevuld met PFC's met een laag kookpunt, wat betekent dat een kleine hoeveelheid ultrasone energie ervoor zorgt dat de vloeistof in gas wordt omgezet. Als ze worden omgezet in een gas, de PFC's breiden zich snel uit, de nanodruppels verdampen en microscopisch kleine belletjes vormen.

"We introduceren nanodruppels op de plaats van het stolsel, en omdat de nanodruppeltjes zo klein zijn, ze kunnen binnendringen in en omzetten in microbellen in de stolsels wanneer ze worden blootgesteld aan ultrageluid, " zegt Leela Goel, eerste auteur van een paper over het werk. Goel is een Ph.D. student in de UNC-NC State Joint Department of Biomedical Engineering.

Nadat de microbellen in de stolsels zijn gevormd, de voortdurende blootstelling van de stolsels aan ultrageluid oscilleert de microbellen. De snelle vibratie van de microbellen zorgt ervoor dat ze zich gedragen als kleine drilboor's, de fysieke structuur van het stolsel verstoren, en helpen om de stolsels op te lossen. Deze vibratie creëert ook grotere gaten in de stolselmassa waardoor bloedgedragen antistollingsmiddelen diep in het stolsel kunnen doordringen en het verder kunnen afbreken.

De techniek wordt mogelijk gemaakt door de ultrasone boor, een ultrasone transducer die klein genoeg is om via een katheter in het bloedvat te worden gebracht. De boor kan echografie direct vooruit richten, wat het uiterst precies maakt. Het is ook in staat om voldoende ultrasone energie naar de beoogde locatie te sturen om de nanodruppels te activeren, zonder schade toe te brengen aan het omliggende gezonde weefsel. De boor bevat een buis waarmee gebruikers nanodruppels kunnen injecteren op de plaats van het stolsel.

Bij in vitro testen, de onderzoekers vergeleken verschillende combinaties van medicamenteuze behandeling, het gebruik van microbellen en echografie om stolsels te elimineren, en de nieuwe techniek met behulp van nanodruppels en ultrageluid.

"We ontdekten dat het gebruik van nanodruppels, echografie en medicamenteuze behandeling waren het meest effectief, de grootte van het stolsel met 40% verminderen, plus of min 9%, " zegt Xiaoning Jiang, doctoraat, Decaan F. Duncan Distinguished Professor of Mechanical and Aerospace Engineering aan NC State en corresponderende auteur van het artikel. "Het gebruik van nanodruppels en ultrageluid alleen verminderde de massa met 30%, plus of min 8%. De op één na beste behandeling was medicamenteuze behandeling, microbellen, en echografie - en dat verminderde de stolselmassa met slechts 17%, plus of min 9%. Al deze tests werden uitgevoerd met dezelfde behandelingsperiode van 30 minuten.

"Deze vroege testresultaten zijn veelbelovend."

"Het gebruik van echografie om bloedstolsels te verstoren is al jaren onderzocht, waaronder verschillende substantiële studies bij patiënten in Europa, met beperkt succes, " zegt co-auteur Paul Dayton, doctoraat, William R. Kenan Jr. Distinguished Professor of Biomedical Engineering aan UNC en NC State. "Echter, de toevoeging van nanodruppeltjes met een laag kookpunt, in combinatie met de ultrasone boor heeft een aanzienlijke vooruitgang in deze technologie aangetoond."

"Next steps will involve pre-clinical testing in animal models that will help us assess how safe and effective this technique may be for treating deep vein thrombosis, " says Zhen Xu, a professor of biomedical engineering at the University of Michigan and co-author of the paper.

De krant, "Nanodroplet-Mediated Catheter-Directed Sonothrombolysis of Retracted Blood Clots, " is published open access in the journal Microsystems &Nanoengineering .