Исследователи из ETH Zurich совершили прорыв в области целевой доставки лекарств в мозг. Группа ученых под руководством профессора Оути Суппонен из Института гидродинамики впервые визуализировала процесс образования сверхбыстрых микроструй, способных преодолевать гематоэнцефалический барьер.
Основная проблема в лечении таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, Паркинсона и опухоли мозга, заключается в том, что большинство лекарств не может проникнуть через защитный барьер между кровью и мозговой тканью. Новый метод, разработанный швейцарскими учеными, использует микропузырьки размером меньше красных кровяных телец, заполненные газом и стабилизированные специальным липидным покрытием.
Ведущий автор исследования, аспирант Марко Каттанео, продемонстрировал, как под воздействием ультразвука микропузырьки теряют сферическую форму и образуют особые выступы. Эти выступы генерируют мощные струи жидкости, движущиеся со скоростью около 200 километров в час, которые способны проникать через клеточные мембраны, не разрушая сами клетки.
Для наблюдения за этим процессом исследователи использовали специальный микроскоп с 200-кратным увеличением и высокоскоростную камеру, способную делать до 10 миллионов снимков в секунду. Эксперименты проводились на модели кровеносного сосуда, созданной из эндотелиальных клеток на пластиковой мембране.
Важным открытием стало то, что микроструи образуются при относительно низком ультразвуковом давлении – около 100 килопаскалей, что сопоставимо с нормальным атмосферным давлением. После формирования струи микропузырек остается целым и может генерировать новую струю при следующем цикле ультразвука.
«Интригующим аспектом является то, что этот механизм выброса запускается при низком ультразвуковом давлении», – отмечает профессор Суппонен. «Для перфорации клеточной мембраны достаточно всего нескольких импульсов ультразвука, что является хорошей новостью для пациентов».
Разработанная система позволяет тестировать новые типы микропузырьков и оптимизировать их покрытие для более эффективной доставки лекарств. Это открытие закладывает физические основы для целенаправленного введения препаратов через микропузырьки, что может значительно повысить эффективность лечения неврологических заболеваний при минимальных побочных эффектах.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Physics, открывает новые перспективы в области направленной доставки лекарств и может существенно улучшить методы лечения заболеваний мозга, ранее считавшихся труднодоступными для терапии.
Изображение носит иллюстративный характер
Основная проблема в лечении таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, Паркинсона и опухоли мозга, заключается в том, что большинство лекарств не может проникнуть через защитный барьер между кровью и мозговой тканью. Новый метод, разработанный швейцарскими учеными, использует микропузырьки размером меньше красных кровяных телец, заполненные газом и стабилизированные специальным липидным покрытием.
Ведущий автор исследования, аспирант Марко Каттанео, продемонстрировал, как под воздействием ультразвука микропузырьки теряют сферическую форму и образуют особые выступы. Эти выступы генерируют мощные струи жидкости, движущиеся со скоростью около 200 километров в час, которые способны проникать через клеточные мембраны, не разрушая сами клетки.
Для наблюдения за этим процессом исследователи использовали специальный микроскоп с 200-кратным увеличением и высокоскоростную камеру, способную делать до 10 миллионов снимков в секунду. Эксперименты проводились на модели кровеносного сосуда, созданной из эндотелиальных клеток на пластиковой мембране.
Важным открытием стало то, что микроструи образуются при относительно низком ультразвуковом давлении – около 100 килопаскалей, что сопоставимо с нормальным атмосферным давлением. После формирования струи микропузырек остается целым и может генерировать новую струю при следующем цикле ультразвука.
«Интригующим аспектом является то, что этот механизм выброса запускается при низком ультразвуковом давлении», – отмечает профессор Суппонен. «Для перфорации клеточной мембраны достаточно всего нескольких импульсов ультразвука, что является хорошей новостью для пациентов».
Разработанная система позволяет тестировать новые типы микропузырьков и оптимизировать их покрытие для более эффективной доставки лекарств. Это открытие закладывает физические основы для целенаправленного введения препаратов через микропузырьки, что может значительно повысить эффективность лечения неврологических заболеваний при минимальных побочных эффектах.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Physics, открывает новые перспективы в области направленной доставки лекарств и может существенно улучшить методы лечения заболеваний мозга, ранее считавшихся труднодоступными для терапии.
