NCSU:n ja UNC:n tutkijat käyttävät nanoteknologiaa vaikeiden verihyytymien torjuntaan

RALEIGH – Tekniset tutkijat ovat kehittäneet uuden tekniikan erityisen kovien verihyytymien poistamiseksi käyttämällä suunniteltuja nanopisaroita ja ultraääniporaa hyytymien hajottamiseksi sisältä ulospäin. Tekniikka ei ole vielä käynyt läpi kliinisiä testejä. In vitro -testit ovat osoittaneet lupaavia tuloksia.

Erityisesti uusi lähestymistapa on suunniteltu hoitamaan sisäänvedettyjä verihyytymiä, jotka muodostuvat pitkiä aikoja ja ovat erityisen tiheitä. Näitä hyytymiä on erityisen vaikea hoitaa, koska ne ovat vähemmän huokoisia kuin muut hyytymät, jolloin verihyytymiä liuottavien lääkkeiden on vaikea tunkeutua hyytymään.

Uudessa tekniikassa on kaksi avainkomponenttia: nanopisarat ja ultraäänipora.

Nanopisarat koostuvat pienistä lipidipalloista, jotka on täytetty nestemäisillä perfluorihiilivedyillä (PFC). Tarkemmin sanottuna nanopisarat on täytetty matalan kiehumispisteen PFC-yhdisteillä, mikä tarkoittaa, että pieni määrä ultraäänienergiaa saa nesteen muuttumaan kaasuksi. Kun PFC:t muuttuvat kaasuksi, ne laajenevat nopeasti, höyrystäen nanopisaroita ja muodostaen mikroskooppisia kuplia.

"Tuomme nanopisaroita hyytymiskohtaan, ja koska nanopisarat ovat niin pieniä, ne pystyvät tunkeutumaan ja muuttumaan mikrokupliksi hyytymien sisällä, kun ne altistetaan ultraäänelle", sanoo Leela Goel, ensimmäinen tutkimuksesta kertovan artikkelin kirjoittaja. tehdä työtä. Goel on Ph.D. opiskelija yhteisellä biolääketieteen tekniikan osastolla Pohjois-Carolinan osavaltion yliopistossa ja Pohjois-Carolinan yliopistossa Chapel Hillissä.

Kun mikrokuplat muodostuvat hyytymiin, hyytymien jatkuva altistuminen ultraäänelle värähtelee mikrokuplia. Mikrokuplien nopea värähtely saa ne käyttäytymään kuin pienet vasarat, mikä häiritsee hyytymän fyysistä rakennetta ja auttaa liukenemaan hyytymiä. Tämä värähtely luo myös suurempia reikiä hyytymismassaan, jotka mahdollistavat veren kautta kulkevien hyytymistä estävät lääkkeet tunkeutua syvälle hyytymään ja hajottaa sitä edelleen.

Tekniikka on mahdollista ultraäänipora - joka on ultraäänianturi, joka on tarpeeksi pieni viedäkseen verisuoniin katetrin kautta. Pora voi kohdistaa ultraäänen suoraan eteenpäin, mikä tekee siitä erittäin tarkan. Se pystyy myös ohjaamaan tarpeeksi ultraäänienergiaa kohdealueelle nanopisaroiden aktivoimiseksi vahingoittamatta ympäröivää tervettä kudosta. Porassa on putki, jonka avulla käyttäjät voivat pistää nanopisaroita hyytymiskohtaan.

In vitro -testauksessa tutkijat vertasivat erilaisia lääkehoidon yhdistelmiä, mikrokuplien ja ultraäänen käyttöä hyytymien poistamiseen sekä uutta tekniikkaa, jossa käytetään nanopisaroita ja ultraääntä.

"Huomasimme, että nanopisaroiden, ultraääni- ja lääkehoito oli tehokkainta, mikä pienensi hyytymän kokoa 40%:llä plus tai miinus 9%", sanoo Xiaoning Jiang, dekaani F. Duncan, NC:n mekaanisen ja ilmailutekniikan ansioitunut professori. Osavaltio ja vastaava kirjoittaja. "Pelkästään nanopisaroiden ja ultraäänen käyttäminen vähensi massaa 30% plus tai miinus 8%. Seuraavaksi paras hoito sisälsi lääkehoidon, mikrokuplat ja ultraäänen – ja se vähensi hyytymän massaa vain 17% plus/miinus 9%. Kaikki nämä testit suoritettiin samalla 30 minuutin hoitojaksolla.

"Nämä varhaiset testitulokset ovat erittäin lupaavia."

"Ultraäänen käyttöä verihyytymien häiriintymiseen on tutkittu vuosia, mukaan lukien useita merkittäviä tutkimuksia potilailla Euroopassa, mutta vähäisellä menestyksellä", sanoo toinen kirjoittaja Paul Dayton, William R. Kenan Jr. Distinguished Professor of Biomedical Engineering UNC:ssä ja NC osavaltio. "Alhaisen kiehumispisteen nanopisaroiden lisääminen yhdistettynä ultraääniporaan on kuitenkin osoittanut huomattavan edistyksen tässä tekniikassa."

"Seuraavat vaiheet sisältävät esikliinisen testauksen eläinmalleilla, jotka auttavat meitä arvioimaan, kuinka turvallinen ja tehokas tämä tekniikka voi olla syvän laskimotromboosin hoidossa", sanoo Zhen Xu, biolääketieteen tekniikan professori Michiganin yliopistosta ja toinen kirjoittaja. paperista.

Paperi, "Nanopisaravälitteinen katetriohjattu vetäytyneiden verihyytymien sonotrombolyysi,” on julkaistu avoimesti lehdessä Mikrojärjestelmät ja nanotekniikka. Paperin ovat kirjoittaneet Huaiyu Wu ja Bohua Zhang, jotka ovat Ph.D. opiskelijat NC State; ja Jinwook Kim, tohtorintutkija UNC:n ja NC Staten yhteisellä biolääketieteen laitoksella.

Työ tehtiin National Institutes of Healthin tuella, apurahalla R01HL141967.

SonoVascular, Inc. -niminen startup, jonka Jiang on perustanut, on lisensoinut ultraääniporatekniikan NC Statelta. SonoVascular ja NC State toivovat tekevänsä yhteistyötä alan kumppaneiden kanssa teknologian edistämiseksi. Daytonin yhdessä keksimille matalan kiehumispisteen nanopisaroille on myös myönnetty Yhdysvaltain patentti. Tämän tekniikan on lisensoinut spinout-yritys Triangle Biotechnology, Inc., jonka perustaja oli Dayton. Tutkimuksen kirjoittajat Dayton, Kim, Xu ja Jiang ovat myös jättäneet patenttihakemuksen liittyen nanopisaravälitteiseen sonotrombolyysiin.

(C) NCSU

Alkuperäinen artikkelin lähde: WRAL TechWire