Исследователи из ETH Zurich разработали метод концентрации и высвобождения лекарств в мозге с высокой точностью. Это может позволить в будущем доставлять психиатрические и раковые препараты и другие лекарства только в те области мозга, где это желательно с медицинской точки зрения.Сегодня это практически невозможно-лекарства, путешествуя по кровотоку, достигают всего мозга и тела, что в ряде случаев вызывает побочные эффекты. Новый метод является не инвазивным, с точной доставкой лекарств в мозг, контролируемой извне головы с помощью ультразвука. Мехмет Фатих Яник, профессор нейро-технологии, и его команда ученых опубликовали свои выводы в журнале Nature Communications.
Чтобы предотвратить воздействие препарата на весь мозг и тело, новый метод включает специальные лекарственные носители, которые упаковывают лекарства в сферические липидные пузырьки, прикрепленные к газосодержащим чувствительным к ультразвуку микро пузырькам. Они вводятся в кровоток, который транспортирует их в мозг. Далее ученые используют сфокусированные ультразвуковые волны в двухэтапном процессе. Сфокусированный ультразвук уже используется в онкологии для разрушения раковых тканей в точно определенных точках тела. В новом изобретении однако ученые работают с гораздо более низкими энергетическими уровнями, которые не повреждают ткани.
Улавливание наркотиков звуковыми волнами.
На первом этапе ученые используют низкоэнергетические ультразвуковые волны, чтобы вызвать агрегацию носителей препарата в нужном месте мозга. - То, что мы делаем, - это используем импульсы ультразвука, чтобы создать виртуальную клетку из звуковых волн вокруг нужного места. Когда кровь циркулирует, она промывает носители наркотиков через весь мозг. Но те, кто входит в клетку, не могут выйти обратно, объясняет Яник.
На втором этапе исследователи используют более высокий уровень энергии ультразвука, чтобы заставить носители препарата вибрировать в этом месте. Сдвиговые силы разрушают липидные мембраны вокруг лекарств, высвобождая лекарства, которые будут поглощены нервной тканью, присутствующей в этом месте.
Исследователи продемонстрировали эффективность нового метода в экспериментах на крысах. Сначала они инкапсулированию нейро-ингибиторный препарат в носители препарата. Затем, используя новую технику, они успешно блокировали определенную нейронную сеть, соединяющую две области мозга. В ходе экспериментов ученым удалось доказать, что блокируется только эта часть нейронной сети и что препарат не действует на весь мозг.
Более эффективная доставка лекарств.
Поскольку наш метод объединяет лекарства в том месте мозга, где их эффект желателен, нам не нужна почти такая же высокая доза, говорит Яник. Например, в их экспериментах на крысах количество препарата, которое они использовали, было в 1300 раз меньше, чем типичная необходимая доза.
Другие исследовательские группы уже пытались использовать сфокусированный ультразвук для усиления доставки лекарств в определенные области мозга. Однако эти подходы не могли улавливать и концентрировать лекарства локально, и вместо этого они полагались на локальное повреждение клеток кровеносных сосудов, чтобы увеличить транспорт лекарств из крови в нервную ткань с потенциально долгосрочными пагубными последствиями. При нашем подходе физиологический барьер между кровотоком и нервной тканью остается нетронутым, говорит Яник.
В настоящее время ученые тестируют эффективность своего метода на животных моделях психических заболеваний, например для снижения тревожности, неврологических расстройств и нацеливания на смертельные опухоли головного мозга, которые хирургически недоступны. Как только его эффективность и преимущества будут подтверждены на животных, исследователи смогут продвигать применение этого метода для облегчения страданий у людей.