En ny metode til præcis lægemiddellevering:maling

Hvis traditionel lægemiddellevering var en type maleri, det kan være beslægtet med paintball. Med et godt mål, det meste af malingen ender på bullseye, men det drypper og sprøjter også, bærer strømme af maling hen over målet.

Hvis lægemidlet skal ind i blodbanen og cirkulere i hele din krop for at behandle sygdom, uanset hvor det måtte være, dette paintball-lignende leveringssystem fungerer muligvis. Men det vil ikke fungere for målrettet og præcis medicinlevering.

En mere akut leveringstilgang ville ligne "at male efter tal, " en teknik, der ville tillade præcis levering af en vis mængde lægemidler til et nøjagtigt sted. Forskere ved James McKelvey School of Engineering og School of Medicine ved Washington University i St. Louis er ved at udvikle de nødvendige værktøjer til et sådant lægemiddelleveringssystem , som de kalder kavitation dosismaling.

Deres forskning blev offentliggjort online i denne uge i Videnskabelige rapporter .

Ved at bruge fokuseret ultralyd med dets kontrastmiddel, mikrobobler, at levere medicin på tværs af blod-hjerne-barrieren (FUS-BBBD), forskerholdet, ledet af Hong Chen, assisterende professor i biomedicinsk teknik ved McKelvey School of Engineering, og assisterende professor i strålingsonkologi ved School of Medicine, var i stand til at overvinde noget af usikkerheden ved lægemiddellevering.

Denne metode udnytter, at mikroboblerne udvider sig og trækker sig sammen, når de interagerer med ultralyden, i det væsentlige pumper det intravenøst ​​indgivne lægemiddel til hvor end ultralyden peger.

For at bestemme, hvor og hvor meget af stofferne, der blev leveret, forskerne brugte nanopartikler mærket med radiomærker til at repræsentere stofpartikler, brugte derefter positronemissionstomografi (PET) billeddannelse til at spore deres opholdssted og koncentrationer. De kunne så skabe et detaljeret billede, viser, hvor nanopartiklerne skulle hen, og i hvilke koncentrationer.

Der er et problem, selvom.

"Problemet er, PET-billeddannelse er dyrt og forbundet med radioaktiv eksponering, " sagde Chen.

Så holdet vendte sig til passiv kavitationsbilleddannelse (PCI), en ultralydsbilleddannelsesteknik, der har været under udvikling af flere grupper til billeddannelse af den rumlige fordeling af mikroboblekavitation, eller mikroboblernes svingning i ultralydsfeltet.

For at afgøre, om PCI også nøjagtigt kunne bestemme mængden af ​​lægemidler på et bestemt sted, de korrelerede et PCI-billede med et PET-billede (som de vidste kan kvantificere koncentrationen af ​​radioaktive stoffer).

"Vi fandt ud af, at der er pixel for pixel korrelation mellem ultralydsbilleddannelsen og PET-billeddannelsen, "Sagde Yaoheng Yang, hovedforfatteren af ​​denne undersøgelse og en andenårs ph.d. studerende ved Institut for Biomedicinsk Teknik. PCI-billedet, derfor, kan bruges til at forudsige, hvor et stof går hen, og hvor meget stof der er. Derfor, hun kaldte den nye teknik for kavitationsdosismaling.

Fremadrettet, Chen mener, at denne metode drastisk kan ændre måden, hvorpå nogle lægemidler leveres. Brug af kavitationsdosismaling sammen med fokuseret ultralyd vil give læger mulighed for at levere præcise mængder af lægemidler til bestemte steder, for eksempel, målrette forskellige områder af en tumor med nøjagtighed.

"Jeg tror, ​​at denne kavitationsdosis maleteknik i kombination med fokuseret ultralydsaktiveret hjernemedicinslevering åbner nye horisonter inden for rumligt målrettet og moduleret hjernemedicinslevering, " sagde Chen.

Hun har for nylig modtaget en bevilling på 1,6 millioner USD fra National Institutes of Health (NIH)'s National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering til at arbejde på at kombinere intranasal medicinafgivelse og fokuseret ultralyd (FUSIN) med denne forskning.

Forskerteamet fra Washington University School of Medicine omfattede Xiaohui Zhang, postdoktoral forskningsassistent i radiologi; Richard Laforest, lektor i radiologi; Yongjian Liu, lektor i radiologi; og Jeffrey F. Williamson, professor i stråleonkologi. Fra McKelvey Engineering:Haoheng Yang; og Dezhuang Ye.