Nanodråber og ultralydsøvelser viser sig at være effektive til at tackle hårde blodpropper

Ingeniørforskere har udviklet en ny teknik til at fjerne særligt hårde blodpropper, ved hjælp af konstruerede nanodråber og en ultralyds-"bor" til at bryde blodpropperne op indefra og ud. Teknikken har endnu ikke gennemgået kliniske tests. In vitro test har vist lovende resultater.

Specifikt, den nye tilgang er designet til at behandle tilbagetrukne blodpropper, som dannes over længere perioder og er særligt tætte. Disse blodpropper er særligt vanskelige at behandle, fordi de er mindre porøse end andre blodpropper, gør det svært for lægemidler, der opløser blodpropper, at trænge ind i blodproppen.

Den nye teknik har to nøglekomponenter:nanodråberne og ultralydsboremaskinen.

Nanodråberne består af bittesmå lipidkugler, der er fyldt med flydende perfluorcarboner (PFC'er). Specifikt, nanodråberne er fyldt med PFC'er med lavt kogepunkt, hvilket betyder, at en lille mængde ultralydsenergi vil få væsken til at omdannes til gas. Når de omdannes til en gas, PFC'erne udvider sig hurtigt, fordamper nanodråberne og danner mikroskopiske bobler.

"Vi introducerer nanodråber til stedet for koagel, og fordi nanodråberne er så små, de er i stand til at trænge ind og omdannes til mikrobobler i blodpropperne, når de udsættes for ultralyd, " siger Leela Goel, første forfatter til et papir om værket. Goel er ph.d. studerende i UNC-NC State Joint Department of Biomedical Engineering.

Efter at mikroboblerne er dannet i blodpropperne, den fortsatte eksponering af blodpropperne for ultralyd oscillerer mikroboblerne. Mikroboblernes hurtige vibration får dem til at opføre sig som små hammere, forstyrrer blodproppens fysiske struktur, og hjælper med at opløse blodpropperne. Denne vibration skaber også større huller i koagelmassen, der gør det muligt for blodbårne anti-koaguleringsmidler at trænge dybt ind i koaguleringen og nedbryde den yderligere.

Teknikken er muliggjort af ultralydsboret - som er en ultralydstransducer, der er lille nok til at blive introduceret til blodkarret via et kateter. Boremaskinen kan rette ultralyd direkte fremad, hvilket gør det ekstremt præcist. Det er også i stand til at dirigere nok ultralydsenergi til det målrettede sted for at aktivere nanodråberne, uden at forårsage skade på omgivende sundt væv. Boret inkorporerer et rør, der giver brugerne mulighed for at injicere nanodråber på stedet for koagel.

In vitro test, forskerne sammenlignede forskellige kombinationer af medicinbehandling, brugen af ​​mikrobobler og ultralyd for at fjerne blodpropper, og den nye teknik, ved hjælp af nanodråber og ultralyd.

"Vi fandt ud af, at brugen af ​​nanodråber, ultralyd og lægemiddelbehandling var den mest effektive, mindske størrelsen af ​​koaguleringen med 40 %, plus eller minus 9 %, " siger Xiaoning Jiang, Ph.D., Dekan F. Duncan Distinguished Professor of Mechanical and Aerospace Engineering ved NC State og tilsvarende forfatter til papiret. "Brug af nanodråberne og ultralyd alene reducerede massen med 30%, plus eller minus 8 %. Den næstbedste behandling involverede medicinbehandling, mikrobobler, og ultralyd – og det reducerede koagelmassen med kun 17 %, plus eller minus 9 %. Alle disse test blev udført med den samme 30-minutters behandlingsperiode.

"Disse tidlige testresultater er meget lovende."

"Brugen af ​​ultralyd til at forstyrre blodpropper er blevet undersøgt i årevis, herunder adskillige omfattende undersøgelser af patienter i Europa, med begrænset succes, " siger medforfatter Paul Dayton, Ph.D., William R. Kenan Jr. Distinguished Professor of Biomedical Engineering ved UNC og NC State. "Imidlertid, tilsætning af nanodråber med lavt kogepunkt, combined with the ultrasound drill has demonstrated a substantial advance in this technology."

"Next steps will involve pre-clinical testing in animal models that will help us assess how safe and effective this technique may be for treating deep vein thrombosis, " says Zhen Xu, a professor of biomedical engineering at the University of Michigan and co-author of the paper.

Papiret, "Nanodroplet-Mediated Catheter-Directed Sonothrombolysis of Retracted Blood Clots, " is published open access in the journal Microsystems &Nanoengineering .