دستگاه چاپ سه بعدی کم هزینه ممکن است استفاده از سونوگرافی متمرکز را گسترش دهد —


محققان و پزشکان در حال کار بر روی استفاده از اولتراسوند متمرکز همراه با میکروحباب‌ها برای باز کردن سد خونی مغزی (BBB) ​​برای استفاده تشخیصی غیرتهاجمی و همچنین ارائه درمان‌هایی به مغز برای تومورها و بیماری‌های عصبی هستند. با این حال، چند دستگاه موجود برای تحقیقات پیش بالینی گران، حجیم و فاقد دقت مورد نیاز برای تحقیقات حیوانات کوچک هستند.

هونگ چن، دانشیار مهندسی زیست پزشکی در دانشکده مهندسی مک‌کلوی و انکولوژی تشعشع در دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، و تیمش یک دستگاه متمرکز کم‌هزینه، آسان برای استفاده و بسیار دقیق ایجاد کرده‌اند. دستگاه اولتراسوند (FUS) که می تواند در مدل های حیوانی کوچک در تحقیقات پیش بالینی استفاده شود.

مبدل FUS که در داخل با استفاده از چاپگر سه بعدی ساخته شده است، هزینه ساخت آن حدود 80 دلار است. می توان آن را با یک قاب استریوتاکتیک تجاری موجود برای هدف قرار دادن دقیق مغز موش ادغام کرد. نتایج کار به صورت آنلاین در منتشر شد معاملات IEEE در مهندسی پزشکی 15 فوریه

به گفته چن، این دستگاه چندین مزیت داشت، از جمله دستیابی به دقت هدف گیری زیر میلی متری و داشتن یک نتیجه قابل تنظیم در تحویل دارو. علاوه بر این، استفاده از مبدل های FUS با فرکانس بالاتر، حجم باز شدن BBB را کاهش داد و دقت باز شدن FUS-BBB را در هدف قرار دادن ساختارهای فردی در مغز موش بهبود بخشید.

چن گفت: «ما نشان دادیم که تحت همان سطح فشار، یک مبدل FUS با فرکانس بالاتر به حجم تحویل داروی کوچکی دست یافت و دقت فضایی باز شدن BBB را در مقایسه با آنچه که با مبدل‌های فرکانس پایین‌تر به دست آمده بود، بهبود بخشید.

برای ایجاد مبدل، تیم فقط نیاز به اتصال سیم به الکترودهای روی عناصر داشت. بقیه قطعات روی چاپگر سه بعدی ساخته شده اند. با استفاده از یک قاب استریوتاکتیک، تیم او توانست مکان دقیق مورد نظر خود را در مغز هدف قرار دهد، که یکی از موانع استفاده گسترده تر از تکنیک FUS را از بین برد. تیم چن این طرح را در Github در دسترس قرار داده است.

چن گفت: «ما انتظار داریم که این دستگاه توسط گروه‌های تحقیقاتی بدون پیش‌زمینه اولتراسوند ساخته شود و در کاربردهای مختلف در تحقیقات پیش‌بالینی با حداقل آموزش مورد استفاده قرار گیرد.»

این تیم از MRI ​​با کنتراست برای اندازه گیری حجم باز شدن BBB در فشارهای صوتی مختلف استفاده کردند و نتیجه تحویل دارو را با استفاده از یک داروی مدل ارزیابی کردند. نشان داده شد که این دستگاه بسیار ایمن است، به طوری که در دو موش با بالاترین فشار آکوستیک آزمایش شده یک ریزخونریزی یافت شد و در سایر گروه ها آسیب بافتی مشاهده نشد.

سونوگرافی متمرکز از انرژی اولتراسونیک برای هدف قرار دادن تومورها یا بافت های مغز استفاده می کند. پس از یافتن، محققان میکروحباب‌هایی را به خون تزریق می‌کنند که به بافت هدف می‌روند و سپس پاره می‌شوند و باعث پارگی‌های کوچک سد خونی مغزی می‌شوند. پارگی ها به داروها اجازه می دهند یا نشانگرهای زیستی از یک تومور از سد خونی مغزی عبور کرده و در خون آزاد می شوند. چن و آزمایشگاه او در چندین سال گذشته این روش را در مدل‌های بالینی کامل کرده‌اند.

چن گفت امیدوار است این دستگاه بتواند موانع پذیرش تکنیک FUS توسط جامعه وسیع تحقیقاتی را کاهش دهد.

منبع داستان:

مواد ارائه شده توسط دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس. نوشته اصلی توسط بت میلر. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.