חוקרי NCSU, UNC משתמשים בננו-טכנולוגיה כדי להתמודד עם קרישי דם קשים
תאריך פרסום:ראלי - חוקרי הנדסה פיתחו טכניקה חדשה להעלמת קרישי דם קשים במיוחד, באמצעות ננו-טיפות מהונדסים ו"מקדחה" אולטרסאונד כדי לפרק את הקרישים מבפנים החוצה. הטכניקה טרם עברה בדיקות קליניות. בדיקות חוץ גופיות הראו תוצאות מבטיחות.
באופן ספציפי, הגישה החדשה נועדה לטפל בקרישי דם נסוגים, הנוצרים לאורך פרקי זמן ממושכים וצפופים במיוחד. קרישים אלו קשים במיוחד לטיפול מכיוון שהם פחות נקבוביים מקרישים אחרים, מה שמקשה על תרופות הממיסות קרישי דם לחדור לתוך הקריש.
לטכניקה החדשה שני מרכיבים מרכזיים: הננוטיפות ומקדחת האולטרסאונד.
הננוטיפות מורכבות מכדורי שומנים זעירים המלאים בפרפלואורופחמנים נוזליים (PFCs). באופן ספציפי, הננוטיפות מלאות ב-PFCs עם נקודת רתיחה נמוכה, מה שאומר שכמות קטנה של אנרגיית אולטרסאונד תגרום לנוזל להפוך לגז. כשהם הופכים לגז, ה-PFC מתרחבים במהירות, מאדים את הננוטיפות ויוצרים בועות מיקרוסקופיות.
"אנו מכניסים ננו-טיפות לאתר הקריש, ומכיוון שהננו-טיפות כה קטנות, הן מסוגלות לחדור ולהמיר מיקרו-בועות בתוך הקרישים כשהן נחשפות לאולטרסאונד", אומרת לילה גואל, מחברת ראשונה של מאמר בנושא. עֲבוֹדָה. גואל הוא Ph.D. סטודנט במחלקה המשותפת להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת צפון קרוליינה סטייט ובאוניברסיטת צפון קרוליינה בצ'פל היל.
לאחר היווצרות המיקרו-בועות בתוך הקרישים, המשך החשיפה של הקרישים לאולטרסאונד מנדנד את המיקרו-בועות. הרטט המהיר של המיקרו-בועות גורם להן להתנהג כמו פטישים זעירים, משבש את המבנה הפיזי של הקריש ועוזר להמס את הקרישים. רטט זה יוצר גם חורים גדולים יותר במסת הקריש המאפשרים לתרופות נוגדות קרישה בדם לחדור עמוק לתוך הקריש ולפרק אותו עוד יותר.
הטכניקה מתאפשרת על ידי תרגיל האולטרסאונד - שהוא מתמר אולטרסאונד קטן מספיק כדי להחדיר אותו לכלי הדם באמצעות צנתר. המקדחה יכולה לכוון אולטרסאונד ישירות קדימה, מה שהופך אותו לדייק ביותר. הוא גם מסוגל לכוון מספיק אנרגיית אולטרסאונד למיקום הממוקד כדי להפעיל את הננוטיפות, מבלי לגרום נזק לרקמה הבריאה שמסביב. המקדחה משלבת צינור המאפשר למשתמשים להזריק ננוטיפות במקום הקריש.
בבדיקות חוץ גופיות השוו החוקרים בין שילובים שונים של טיפול תרופתי, שימוש במיקרו-בועות ואולטרסאונד להעלמת קרישים, לבין הטכניקה החדשה, באמצעות ננו-טיפות ואולטרסאונד.
"מצאנו שהשימוש בננו-טיפות, אולטרסאונד וטיפול תרופתי היה היעיל ביותר, והקטין את גודל הקריש ב-40%, פלוס מינוס 9%", אומר שיאונינג ג'יאנג, דיקן פ. דאנקן פרופסור מכובד להנדסת מכונות וחלל ב-NC המדינה והמחבר המקביל של המאמר. "שימוש בננו-טיפות ובאולטרסאונד בלבד הפחית את המסה ב-30%, פלוס מינוס 8%. הטיפול הבא הטוב ביותר כלל טיפול תרופתי, מיקרו-בועות ואולטרסאונד - וזה הפחית את מסת הקריש ב-17% בלבד, פלוס מינוס 9%. כל הבדיקות הללו נערכו באותה תקופת טיפול של 30 דקות.
"תוצאות הבדיקה המוקדמות הללו מבטיחות מאוד."
"השימוש באולטרסאונד לשיבוש קרישי דם נחקר במשך שנים, כולל מספר מחקרים מהותיים בחולים באירופה, עם הצלחה מוגבלת", אומר מחבר שותף פול דייטון, ויליאם ר. קינן ג'וניור פרופסור נכבד להנדסה ביו-רפואית ב-UNC ו מדינת NC. "עם זאת, הוספת הננוטיפות בעלות נקודת רתיחה נמוכה, בשילוב עם מקדחת האולטרסאונד הוכיחה התקדמות משמעותית בטכנולוגיה זו."
"השלבים הבאים יכללו ניסויים פרה-קליניים במודלים של בעלי חיים שיעזרו לנו להעריך עד כמה הטכניקה הזו בטוחה ויעילה לטיפול בפקקת ורידים עמוקים", אומר ג'ן שו, פרופסור להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת מישיגן ומחבר שותף. של הנייר.
הנייר, "סונוטרומבוליזה מכוונת ננו-טיפות של קרישי דם נסוגים," מתפרסם בגישה פתוחה בכתב העת מיקרו-מערכות וננו-הנדסה. המאמר נכתב בשיתוף Huaiyu Wu ובוhua Zhang, שהם Ph.D. סטודנטים במדינת NC; וג'ינווק קים, חוקר פוסט-דוקטורט במחלקה המשותפת להנדסה ביו-רפואית ב-UNC ו-NC State.
העבודה נעשתה בתמיכת המכונים הלאומיים לבריאות, במסגרת מענק R01HL141967.
סטארט-אפ בשם SonoVascular, Inc., שהוקם על ידי Jiang, העניק רישיון לטכנולוגיית "תרגיל" האולטרסאונד מ-NC State. SonoVascular ו-NC State מקווים לעבוד עם שותפים בתעשייה כדי לקדם את הטכנולוגיה. גם לננו-טיפות עם נקודת רתיחה נמוכה, שהומצא במשותף על ידי דייטון, הונפק פטנט אמריקאי. טכנולוגיה זו קיבלה רישיון על ידי חברת spinout Triangle Biotechnology, Inc., אשר נוסדה על ידי דייטון. מחברי המחקר דייטון, קים, שו וג'יאנג הגישו גם בקשת פטנט הקשורה לסונוטרומבוליזה בתיווך ננו-טיפות.
(ג) NCSU
מקור המאמר המקורי: WRAL TechWire