Імплант MIT використовує ультразвук, щоб поширити ліки мозком далі

Інженери MIT створили імплантований пристрій, який поєднує резервуар із повільним вивільненням ліків і крихітні ультразвукові перетворювачі, щоб препарат поширювався мозковою тканиною далі. Роботу лабораторії Канан Дагдевірен із Media Lab MIT опубліковано 26 жовтня в журналі Device; поки що її випробували на моделі тканини та на мишах.

Мета полягає в тому, щоб допомогти запобігти рецидиву гліобластоми — агресивної пухлини мозку. Пацієнтам зазвичай проводять операцію, але хірурги рідко можуть видалити всі ракові клітини, і пухлина часто повертається. У Сполучених Штатах щороку діагностують трохи більше 10 000 випадків, а за даними MIT, у середньому пацієнти живуть 12–15 місяців після встановлення діагнозу.

Чим допомагає ультразвук

Імплантовані пластини та гідрогелі з ліками вже існують, але вони працюють за рахунок пасивної дифузії. Команда MIT хотіла мати більше контролю над часом і розподілом препарату. Попередні дослідження показали, що ультразвук створює конвективні потоки, які переносять молекули ліків далі, а його механічні коливання тимчасово підвищують проникність гематоенцефалічного бар'єра.

Новий пристрій, який назвали LUCID (Long-term Ultrasound-enhanced Convective Injection Device), — це гнучкий імплант завтовшки з аркуш картону. Канюля для доставки ліків надрукована на 3D-принтері безпосередньо на матриці з 24 мініатюрних ультразвукових перетворювачів, тож звукові хвилі створюються на кінчику голки. Резервуар вміщує близько 100 мікролітрів рідини, інфузію забезпечує пасивний осмотичний насос, а ультразвуком керують бездротово через Bluetooth. Невеликий акумулятор можна заряджати бездротово.

Що показали експерименти

У «тканинному фантомі» — гелеподібному матеріалі, що імітує людську тканину, — доставка за допомогою ультразвуку поширила молекули ліків значно далі, ніж доставка без нього. На мишах дослідники вводили контрастну речовину для МРТ і виявили, що вона поширювалася мозком далі, коли ультразвукову матрицю було ввімкнено. Це були випробування самої доставки; про лікування пухлин не повідомлялося.

«У нас є 24 перетворювачі в одній ультразвуковій матриці, що може допомогти певному препарату обійти гематоенцефалічний бар'єр і посилити інфузію ліків», — каже Дагдевірен, старша авторка дослідження. Співголовний автор Джейсон Гоу додає: «Доставити ліки в мозок — лише частина завдання. Їм також потрібно поширитися навколишньою тканиною».

Що далі

Якщо пристрій розроблять для пацієнтів, канюля та ультразвукова матриця перебуватимуть усередині черепа, а акумулятор і електроніка можуть залишатися поза ним, кажуть дослідники. Вони припускають, що технологія могла б також доставляти імунотерапевтичні препарати чи нуклеїнові кислоти, зокрема генну терапію, і її можна було б застосовувати в інших органах, а не лише в мозку. Дослідження профінансували MIT Media Lab Consortium і Національні інститути здоров'я США. Більше читайте в розділах здоров'я та наука.