Ультразвуковой имплантат, улучшающий химиотерапию мозга

Ученые из университета штата Коннектикут (США) разработали ультразвуковой имплантат, который может способствовать открытию гематоэнцефалического барьера для проникновения химиотерапии и лечения рака мозга. При этом, в отличие от громоздких ультразвуковых систем, данная технология может быть имплантирована непосредственно в мозг и не требует последующей операции по удалению устройства, так как со временем оно распадается в мозге на части.

Имплантат содержит кристаллы аминокислоты глицина, которая является сильным пьезоэлектриком, то есть вибрирует при прохождении через нее электрического тока. Использовав их в сочетании с биоразлагаемыми полимерами, исследователи смогли создать ультразвуковой имплантат.

Данные своего исследования ученые опубликовали в журнале Science Advances.

Обычно при выявлении опухоли головного мозга проводится ее хирургическое удаление, а затем химиотерапия для удаления оставшихся раковых клеток. Однако доставка химиопрепаратов в мозг сопряжена с известными трудностями: специализированный эндотелий, выстилающий кровеносные сосуды мозга, известный также как гематоэнцефалический барьер, препятствует проникновению многих распространенных химиопрепаратов.

Одним из методов преодоления гематоэнцефалического барьера является использование ультразвука для создания временных разрывов в барьере, позволяющих лекарству проникнуть внутрь. Однако традиционно этот метод является достаточно громоздким, требующим установки на голове нескольких мощных ультразвуковых аппаратов и продолжительности процедуры 5–6 часов. Эти факторы существенно ограничивают возможность проведения химиотерапии с использованием ультразвука у таких пациентов.  

Не так давно были разработаны имплантируемые ультразвуковые излучатели, однако до сих пор они изготавливались из керамики и требовали повторной операции для последующего удаления устройства. Для решения этой проблемы исследователи создали ультразвуковой имплантат, который полностью биоразлагаем, но сохраняет ту же мощность и эффективность, что и керамические устройства.

Основой устройства являются пьезоэлектрические кристаллы глицина, но они слишком быстро разлагаются и являются слишком хрупкими. Поэтому исследователи соединили их в процессе электроспиннинга с биоразлагаемыми полимерами — поликапролактоном и поли-L-лактидом. Эти полимеры помогают продлить срок службы ультразвукового излучателя в мозге.   

В испытаниях на мышах с опухолями мозга использование ультразвукового устройства в сочетании с химиотерапией вдвое увеличило выживаемость мышей по сравнению с мышами, не получавшими лечения.