چگونه میکروحباب های اولتراسوند می توانند پزشکی را تغییر دهند

چگونه میکروحباب های اولتراسوند می توانند پزشکی را تغییر دهند -محققان ETH زوریخ برای اولین بار نشان دادند که می توان وسایل نقلیه ریز را با استفاده از امواج فراصوت از طریق رگ های خونی در مغز موش ها هدایت کرد.

 آنها امیدوارند که این در نهایت منجر به درمان هایی شود که قادر به ارائه داروها با دقت دقیق هستند.

• همانطور که محققان اکنون توانسته اند نشان دهند، فناوری توسعه یافته در ETH زوریخ در چند سال گذشته برای کنترل وسایل نقلیه میکرو با استفاده از امواج فراصوت در مغز نیز کار می کند.
• این میکرووسیله ها حباب های گازی هستند که بی ضرر هستند و پس از اتمام کارشان حل می شوند.
• در آینده، این میکرووسیله ها می توانند به داروها مجهز شوند و آنها را به نقاط خاصی از مغز برسانند. این ممکن است اثربخشی داروها را افزایش داده و عوارض جانبی آنها را کاهش دهد.

محققان ETH زوریخ برای اولین بار نشان دادند که می توان وسایل نقلیه ریز را با استفاده از امواج فراصوت از طریق رگ های خونی در مغز موش ها هدایت کرد. آنها امیدوارند که این در نهایت منجر به درمان هایی شود که قادر به ارائه داروها با دقت دقیق هستند.

درمان تومورهای مغزی، خونریزی های مغزی و شرایط عصبی و روانی اغلب با دارو سخت است.

 و حتی زمانی که داروهای موثر در دسترس هستند، اینها معمولاً عوارض جانبی شدیدی دارند زیرا در سراسر مغز و نه فقط در ناحیه ای که قرار است درمان شوند، گردش می کنند.

 با توجه به این وضعیت، محققان امیدوارند روزی بتوانند رویکرد هدفمندتری را ارائه دهند که داروها را به مکان های بسیار مشخصی تحویل دهد.

 برای این منظور، آنها در حال توسعه مینی حمل و نقل هستند که می توانند از طریق پیچ و خم متراکم رگ های خونی هدایت شوند.

محققان ETH زوریخ، دانشگاه زوریخ و بیمارستان دانشگاهی زوریخ اکنون برای اولین بار موفق شده‌اند با استفاده از امواج فراصوت، وسایل نقلیه کوچک را از طریق رگ‌های خونی مغز حیوان هدایت کنند.

سونوگرافی به جای مغناطیس

در مقایسه با فناوری‌های ناوبری جایگزین مانند آن‌هایی که مبتنی بر میدان‌های مغناطیسی هستند، اولتراسوند مزایای خاصی را ارائه می‌کند.

 دانیل احمد، پروفسور رباتیک آکوستیک در ETH زوریخ و سرپرست این مطالعه، توضیح می‌دهد: «سونوگرافی علاوه بر استفاده گسترده در زمینه پزشکی، ایمن است و به اعماق بدن نفوذ می‌کند.»

احمد و همکارانش برای وسیله نقلیه خود از میکروحباب‌های پر از گاز استفاده کردند که با لیپیدها پوشانده شده بودند – همان موادی که غشای سلولی بیولوژیکی از آن ساخته شده‌اند.

 قطر حباب ها 1.5 میکرومتر است و در حال حاضر به عنوان ماده کنتراست در تصویربرداری اولتراسوند استفاده می شود.

مزایای میکروحباب های هدایت شده با اولتراسوند

همانطور که محققان اکنون نشان داده اند، این میکروحباب ها می توانند از طریق رگ های خونی هدایت شوند.

 احمد می‌گوید: «از آنجایی که این حباب‌ها یا وزیکول‌ها قبلاً برای استفاده در انسان تأیید شده‌اند، این احتمال وجود دارد که فناوری ما در درمان انسان‌ها سریع‌تر از انواع دیگر وسایل نقلیه کوچک در حال توسعه تأیید شده و مورد استفاده قرار گیرد».

 او در سال 2019 توسط شورای تحقیقات اروپا ERC برای پروژه خود برای تحقیق و توسعه این فناوری یک کمک هزینه شروع دریافت کرد.

یکی دیگر از مزایای میکروحباب های هدایت شده با اولتراسوند این است که پس از انجام کار خود در بدن حل می شوند.

 هنگام استفاده از روش دیگری، میدان‌های مغناطیسی، ریزوسیله‌ها باید مغناطیسی باشند، و توسعه ریز وسایل نقلیه زیست تخریب‌پذیر آسان نیست.

 علاوه بر این، حباب‌های میکروبی توسعه یافته توسط محققان ETH زوریخ کوچک و صاف هستند.

 الکسیا دل کامپو فونسکا، دانشجوی دکترا در گروه احمد و نویسنده اصلی این مطالعه، می‌گوید: «این امر هدایت آنها را در امتداد مویرگ‌های باریک آسان می‌کند.

رفتن بر خلاف جریان

در چند سال گذشته، احمد و گروهش در آزمایشگاه کار کرده اند تا روش خود را برای هدایت میکروحباب ها از طریق رگ های باریک توسعه دهند.

 اکنون با همکاری محققان دانشگاه زوریخ و بیمارستان دانشگاه زوریخ این روش را بر روی رگ های خونی مغز موش ها آزمایش کرده اند.

 محققان حباب ها را به سیستم گردش خون جوندگان تزریق کردند، جایی که آنها بدون هیچ کمک خارجی در جریان خون حرکت می کنند.

 با این حال، محققان موفق شدند با استفاده از امواج فراصوت، وزیکول ها را در جای خود نگه دارند و آنها را در رگ های مغز بر خلاف جهت جریان خون هدایت کنند.

 محققان حتی توانستند حباب‌ها را از میان رگ‌های خونی درهم‌پیچیده هدایت کنند یا آنها را وادار کنند که چندین بار جهت آنها را تغییر دهند تا آنها را به باریک‌ترین شاخه‌های جریان خون هدایت کنند.

برای کنترل حرکات میکرووسیله، محققان همچنین چهار مبدل کوچک را به قسمت بیرونی جمجمه هر موش متصل کردند.

 این دستگاه ها ارتعاشاتی در محدوده فراصوت ایجاد می کنند که به صورت امواج در مغز پخش می شود.

 در نقاط خاصی از مغز، امواج ساطع شده توسط دو یا چند مبدل می توانند یکدیگر را تقویت کنند یا یکدیگر را خنثی کنند.

 محققان حباب ها را با استفاده از روشی پیچیده برای تنظیم خروجی هر مبدل منفرد هدایت می کنند.

 تصویربرداری بلادرنگ به آنها نشان می دهد که حباب ها در چه جهتی حرکت می کنند.

برنامه های آینده

برای ایجاد تصویربرداری برای این مطالعه، محققان از میکروسکوپ دو فوتونی استفاده کردند.

 در آینده نیز می‌خواهند از خود اولتراسوند برای تصویربرداری استفاده کنند و برای ارتقای فناوری اولتراسوند برای این منظور برنامه‌ریزی کنند.

در این مطالعه میکروحباب ها مجهز به دارو نبودند.

 محققان ابتدا می خواستند نشان دهند که می توانند ریزوسیله ها را در امتداد رگ های خونی هدایت کنند و این فناوری برای استفاده در مغز مناسب است.

 اینجاست که کاربردهای پزشکی امیدوارکننده ای از جمله در درمان سرطان، سکته مغزی و شرایط روانی وجود دارد.

 گام بعدی محققان این است که مولکول‌های دارو را برای حمل و نقل به خارج از محفظه حباب متصل کنند.

 آنها می خواهند کل روش را به حدی ارتقا دهند که بتوان از آن در انسان ها استفاده کرد، به این امید که روزی زمینه را برای توسعه درمان های جدید فراهم کند.

چگونه میکروحباب های اولتراسوند می توانند پزشکی را تغییر دهند

مهندس حمید تدینی: نویسنده و وبلاگ نویس مشهور، متخصص در زبان برنامه نویسی و هوش مصنوعی و ساکن آلمان است. مقالات روشنگر او به پیچیدگی های این زمینه ها می پردازد و به خوانندگان درک عمیقی از مفاهیم پیچیده فناوری ارائه می دهد. کار او به دلیل وضوح و دقت مشهور است.