Сегодня это практически невозможно – лекарства, попадая с кровотоком, достигают всего мозга и тела, что в некоторых случаях вызывает побочные эффекты. Новый метод неинвазивен, с точной доставкой лекарства в мозг, контролируемой извне головы с помощью ультразвука. Мехмет Фатих Яник, профессор нейротехнологии, и его команда ученых опубликовали свои выводы в журнале Nature Communications.
Чтобы предотвратить действие лекарства на весь мозг и тело, в новом методе используются специальные носители для лекарств, которые заключают лекарства в сферические липидные пузырьки, прикрепленные к газосодержащему ультразвуку-?чувствительные микропузырьки. Они вводятся в кровоток, который транспортирует их в мозг. Затем ученые используют сфокусированные ультразвуковые волны в двух-?этапный процесс.
Сфокусированный ультразвук уже используется в онкологии для разрушения раковых тканей в точно определенных точках тела. Однако в новом изобретении ученые работают с гораздо более низкими уровнями энергии, которые не повреждают ткани.
Захват наркотиков звуковыми волнами
На первом этапе ученые используют ультразвуковые волны низкой энергии, чтобы заставить носителей лекарства агрегироваться в желаемом месте в мозгу. «Мы используем ультразвуковые импульсы для создания виртуальной клетки из звуковых волн вокруг желаемого участка. По мере того, как кровь циркулирует, она вымывает носители наркотиков через весь мозг.
Но те, кто попадает в клетку, не могут выбраться обратно », – объясняет Яник.
На втором этапе исследователи используют более высокий уровень ультразвуковой энергии, чтобы заставить носителей лекарства вибрировать в этом месте. Силы сдвига разрушают липидные мембраны вокруг лекарств, высвобождая лекарства, которые поглощаются нервной тканью, присутствующей в месте поражения.
Исследователи продемонстрировали эффективность нового метода в экспериментах на крысах. Сначала они инкапсулировали нейро-?ингибирующее лекарственное средство в носителях лекарственного средства. Затем, используя новую технику, они успешно заблокировали конкретную нейронную сеть, соединяющую две области мозга. Ученые смогли показать в экспериментах, что только эта конкретная часть нейронной сети была заблокирована, и что лекарство не действовало на весь мозг.
Более эффективная доставка лекарств
«Поскольку наш метод собирает лекарства в том месте мозга, где желательно их действие, нам не нужна почти такая высокая доза», – говорит Яник. Например, в их экспериментах на крысах количество лекарства, которое они использовали, было в 1300 раз меньше типичной необходимой дозы.
Другие исследовательские группы уже пытались использовать сфокусированный ультразвук для улучшения доставки лекарств в определенные области мозга.
Однако эти подходы не могли улавливать и концентрировать лекарственные средства локально, и вместо этого они полагались на локальное повреждение клеток кровеносных сосудов, чтобы увеличить перенос лекарств из крови в нервную ткань с потенциально долгим сроком действия-?срок пагубных последствий. «В нашем подходе физиологический барьер между кровотоком и нервной тканью остается неизменным», – говорит Яник.
В настоящее время ученые проверяют эффективность своего метода на животных моделях психических заболеваний, например, для снижения тревожности, неврологических расстройств и для 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 людей.
Этот проект финансировался в рамках исследовательской и инновационной программы Европейского Союза Horizon 2020.