麻省理工植入装置利用超声让药物在大脑中扩散更远

麻省理工学院的工程师研制出一种可植入装置，将缓释药物储液囊与微型超声换能器结合起来，使药物在脑组织中扩散得更远。这项研究来自麻省理工学院媒体实验室Canan Dagdeviren的实验室，于10月26日发表在期刊Device上；目前仅在组织模型和小鼠身上进行过测试。

其目标是帮助预防胶质母细胞瘤复发，这是一种侵袭性很强的脑肿瘤。患者通常需要接受手术，但外科医生很难清除每一个癌细胞，肿瘤常常复发。据麻省理工学院介绍，美国每年确诊的病例略多于1万例，患者确诊后平均存活12至15个月。

超声为何有帮助

可植入的药物薄片和水凝胶早已存在，但它们依靠被动扩散起效。麻省理工学院团队希望更好地控制给药时间和分布。早期研究表明，超声会产生对流，将药物分子带到更远处，而且其机械振荡能暂时提高血脑屏障的通透性。

这种名为LUCID（Long-term Ultrasound-enhanced Convective Injection Device，长期超声增强对流注射装置）的新装置是一种柔性植入物，薄如一张卡纸。给药导管直接3D打印在由24个微型超声换能器组成的阵列上，因此声波在针尖处产生。储液囊可容纳约100微升液体，输注由被动渗透泵驱动，超声通过蓝牙无线控制。一块小型电池可以无线充电。

实验结果

在“组织模拟体”（一种模拟人体组织的凝胶状材料）中，超声辅助给药使药物分子扩散得比不用超声时远得多。在小鼠实验中，研究人员注入了一种核磁共振造影剂，发现超声阵列开启时，它在大脑中扩散得更远。这些只是对给药本身的测试，并未报告任何肿瘤治疗结果。

“我们在一个超声阵列中有24个换能器，这有助于特定药物绕过血脑屏障并增强药物输注，”该研究的资深作者Dagdeviren说。共同第一作者Jason Hou补充道：“把药物送入大脑只是挑战的一部分，它还需要在周围组织中扩散。”

下一步

研究人员表示，如果该装置面向患者开发，导管和超声阵列将位于颅骨内，而电池和电子元件可以留在颅骨外。他们认为，这项技术还可以用于递送免疫疗法或核酸（包括基因疗法），并可能用于大脑以外的其他器官。该研究由麻省理工学院媒体实验室联盟和美国国立卫生研究院资助。更多内容见健康和科学。