Nanorobotiske midler åbner blod-hjerne-barrieren, giver håb om nye hjernebehandlinger

Magnetiske nanopartikler kan åbne blod-hjerne-barrieren og levere molekyler direkte til hjernen, siger forskere fra University of Montreal, Polytechnique Montréal, og CHU Sainte-Justine. Denne barriere løber inde i næsten alle kar i hjernen og beskytter den mod elementer, der cirkulerer i blodet, som kan være giftige for hjernen. Forskningen er vigtig, da 98% af de terapeutiske molekyler i øjeblikket heller ikke er i stand til at krydse blod-hjerne-barrieren.

"Barrieren åbnes midlertidigt på et ønsket sted i cirka 2 timer ved en lille forhøjelse af temperaturen genereret af nanopartiklerne, når de udsættes for et radiofrekvensfelt, " forklarede førsteforfatter og medopfinder Seyed Nasrollah Tabatabaei. "Vores test viste, at denne teknik ikke er forbundet med nogen betændelse i hjernen. Dette nye resultat kan føre til et gennembrud i den måde, nanopartikler bruges i behandlingen og diagnosticeringen af ​​hjernesygdomme, " forklarede co-etterforskeren, Hélène Girouard. "På nuværende tidspunkt, kirurgi er den eneste måde at behandle patienter med hjernesygdomme på. I øvrigt, mens kirurger er i stand til at operere for at fjerne visse former for tumorer, nogle lidelser er lokaliseret i hjernestammen, blandt nerver, gør operation umulig, " tilføjede samarbejdspartner og seniorforfatter Anne-Sophie Carret.

Selvom teknologien blev udviklet ved hjælp af murine modeller og endnu ikke er blevet testet på mennesker, forskerne er overbeviste om, at fremtidig forskning vil gøre det muligt at bruge det i mennesker. "Bygger på tidligere resultater og trækker på den globale indsats fra et tværfagligt team af forskere, denne teknologi foreslår en moderne version af visionen beskrevet for næsten 40 år siden i filmen Fantastic Voyage, hvor en miniature-ubåd navigerede i det vaskulære netværk for at nå et bestemt område af hjernen, " sagde hovedefterforsker Sylvain Martel. I tidligere forskning, Martel og hans team havde formået at manipulere bevægelsen af ​​nanopartikler gennem kroppen ved hjælp af de magnetiske kræfter genereret af magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) maskiner.

For at åbne blod-hjerne-barrieren, de magnetiske nanopartikler sendes til overfladen af ​​blod-hjerne-barrieren på et ønsket sted i hjernen. Selvom det ikke var den teknik, der blev brugt i denne undersøgelse, placeringen kunne opnås ved at bruge MR-teknologien beskrevet ovenfor. Derefter, forskerne genererede et radiofrekvensfelt. Nanopartiklerne reagerede på det radiofrekvente felt ved at sprede varme og derved skabe en mekanisk belastning på barrieren. Dette muliggør en midlertidig og lokaliseret åbning af barrieren for diffusion af terapeutika ind i hjernen.

Teknikken er unik på mange måder. "Resultatet er ret signifikant, da vi i tidligere eksperimenter viste, at de samme nanopartikler også kan bruges til at navigere terapeutiske midler i det vaskulære netværk ved hjælp af en klinisk MR-scanner, ", bemærkede Martel. "At forbinde navigationskapaciteten med disse nye resultater ville gøre det muligt for terapeutika at blive leveret direkte til et specifikt sted i hjernen, potentielt forbedre behandlingens effektivitet betydeligt, samtidig med at systemisk cirkulation af toksiske stoffer, der påvirker sunde væv og organer, undgås, " tilføjede Carret. "Mens andre teknikker er blevet udviklet til at levere lægemidler til blod-hjerne-barrieren, enten åbner de det for bredt, udsætter hjernen for store risici, eller de er ikke præcise nok, fører til spredning af stofferne og mulige uønskede bivirkninger, " sagde Martel.

Selvom der er mange forhindringer at overvinde, før teknologien kan bruges til at behandle mennesker, forskerholdet er optimistisk. "Selvom vores nuværende resultater kun er proof of concept, vi er på vej til at nå vores mål om at udvikle en lokal lægemiddelleveringsmekanisme, der vil være i stand til at behandle onkologiske, psykiatrisk, neurologiske og neurodegenerative lidelser, blandt andre, " konkluderede Carret.