Ultrasonografi “Latihan” dan Nanodroplet serta Tes yang Efektif dalam Menangani Gumpalan Darah Keras

Sebuah teknik baru, yang dikembangkan oleh para peneliti di NC State, UNC, dan Michigan, menggunakan “bor” ultrasonik untuk meledakkan nanodroplet di dalam dan sekitar gumpalan darah yang mengeras. Ketika nanodroplet meledak menjadi gelembung mikro, ultrasound menyebabkan gelembung mikro berosilasi – mengganggu struktur fisik bekuan. Kredit: Leela Goel

Para peneliti di bidang teknik telah mengembangkan teknik baru untuk menghilangkan gumpalan darah yang sangat keras, menggunakan nanodiplet yang direkayasa dan “bor” ultrasonik untuk memecah gumpalan dari dalam ke luar. Teknik tersebut belum melalui uji klinis. Tes in vitro menunjukkan hasil yang menjanjikan.

Secara khusus, pendekatan baru ini dirancang untuk mengatasi pembekuan darah, yang terbentuk dalam jangka waktu lama dan sangat padat. Gumpalan ini sangat sulit diobati karena kurang berpori dibandingkan gumpalan lain, sehingga obat yang melarutkan gumpalan darah sulit menembus ke dalam gumpalan.

Teknik baru ini memiliki dua komponen utama: nanodiplet dan pengeboran ultrasonik.

Nanodroplet terdiri dari bola lipid kecil yang diisi dengan perfluorokarbon cair (PFC). Secara spesifik, nanodroplet diisi dengan PFC pada titik didih rendah, yang berarti sejumlah kecil energi ultrasonik akan menyebabkan cairan berubah menjadi gas. Saat mereka berubah menjadi gas, PFC mengembang dengan cepat, menguapkan nanodiplet dan membentuk gelembung mikroskopis.

“Kami memperkenalkan nanodroplet di lokasi gumpalan, dan karena nanodroplet sangat kecil, nanodroplet mampu menembus dan berubah menjadi gelembung mikro dalam gumpalan saat terkena ultrasound,” kata Leela Goel, penulis pertama artikel tentang karya tersebut. . Goel adalah seorang Ph.D. mahasiswa di departemen komunitas teknik biomedis di Universitas Negeri Carolina Utara adalah Universitas Carolina Utara di Chapel Hill.

Setelah gelembung mikro terbentuk di dalam gumpalan, paparan gumpalan yang terus menerus ke ultrasound akan mengosilasi gelembung mikro. Getaran yang cepat dari gelembung mikro membuatnya berperilaku seperti palu kecil, mengganggu struktur fisik gumpalan dan membantu melonggarkan gumpalan. Getaran ini juga menciptakan lubang yang lebih besar pada massa gumpalan yang memungkinkan obat anti-pembekuan yang terbawa darah menembus jauh ke dalam gumpalan dan pecah lebih jauh.

Teknik ini dimungkinkan oleh perangkap ultrasonik – yang merupakan transduser ultrasonik yang cukup kecil untuk dimasukkan ke dalam pembuluh darah melalui kateter. Latihan ini dapat mengarahkan ultrasonik tepat di depannya, yang membuatnya sangat akurat. Ia juga mampu mengarahkan energi yang cukup untuk ultrasound menuju tujuan yang dituju untuk mengaktifkan nanodroplet, tanpa menyebabkan kerusakan pada jaringan sekitarnya. Bor tersebut menggabungkan tabung yang memungkinkan pengguna untuk menyuntikkan nanodroplet di lokasi bekuan.

Dalam tes in vitro, para peneliti membandingkan berbagai kombinasi perawatan obat, penggunaan gelembung mikro dan ultrasound untuk menghilangkan gumpalan, dan teknik baru, menggunakan nanodroplet dan ultrasound.

“Kami menemukan bahwa penggunaan nanodroplet, ultrasound, dan perawatan obat adalah yang paling efektif, mengurangi ukuran gumpalan sebesar 40%, kira-kira 9%,” kata Xiaoning Jiang, Profesor Teknik Mesin yang terhormat dari Dean F. Duncan. dan Aerospace di NC State dan penulis makalah yang sesuai. “Menggunakan nanodroplet dan ultrasound hanya mengurangi massa sebesar 30%, kurang lebih 8%. Perawatan terbaik berikutnya adalah perawatan obat, gelembung mikro, dan ultrasound – dan itu mengurangi massa gumpalan hanya 17%, kurang lebih 9%. Semua tes ini dilakukan dengan periode pengobatan 30 menit yang sama.

“Hasil tes awal ini sangat menjanjikan.”

“Penggunaan ultrasonografi untuk mengganggu pembekuan darah telah dipelajari selama bertahun-tahun, termasuk beberapa penelitian penting pada pasien di Eropa, dengan keberhasilan terbatas,” kata rekan penulis Paul Dayton, William R. Kenan Jr. Profesor terhormat Teknik Biomedis di UNC dan NC State. “Namun, penambahan nanodroplet dengan titik didih rendah, dikombinasikan dengan pengeboran ultrasonik telah menunjukkan kemajuan substansial dalam teknologi ini.”

“Langkah selanjutnya akan melibatkan tes praklinis pada model hewan yang akan membantu kami menilai seberapa aman dan efektif teknik ini untuk mengobati trombosis vena dalam,” kata Zhen Xu, profesor teknik biomedis di Universitas Michigan dan salah satu penulis makalah. .

Makalah, “Sonothrombolysis Directed by Nanodroplet-Mediated Catheter of Retrieved Blood Clots,” diterbitkan dalam akses terbuka di jurnal Sistem mikro dan Nanoengineering. Surat kabar ini ditulis bersama oleh Huaiyu Wu dan Bohua Zhang, yang merupakan Ph.D. siswa di NC State; dan Jinwook Kim, peneliti postdoctoral di Joint Department of Biomedical Engineering di UNC dan NC State.

Pekerjaan itu dilakukan dengan dukungan dari National Institutes of Health, dengan hibah R01HL141967.

Referensi: “Sonodrombolysis yang diarahkan oleh kateter yang dimediasi Nanodroplet untuk pembekuan darah” oleh Leela Goel, Huaiyu Wu, Bohua Zhang, Jinwook Kim, Paul A. Dayton, Zhen Xu dan Xiaoning Jiang, 6 Januari 2021, Sistem mikro dan Nanoengineering.
DOI: 10.1038 / s41378-020-00228-9

Sebuah startup bernama SonoVascular, Inc., yang didirikan bersama oleh Jiang, memiliki lisensi teknologi “drill” ultrasound dari NC State. SonoVascular dan NC State berharap dapat bekerja sama dengan mitra industri untuk memajukan teknologi. Nanodiplet dengan titik didih rendah, yang diciptakan oleh Dayton, juga telah mendapatkan paten Amerika. Teknologi ini dilisensikan oleh perusahaan spinout Triangle Biotechnology, Inc., yang didirikan bersama oleh Dayton. Rekan penulis studi Dayton, Kim, Xu, dan Jiang juga mengajukan permohonan paten sehubungan dengan sonothrombolysis yang dimediasi oleh nanodroplet.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Topan Super Surigae menyulut Pasifik

19 April 2021 Topan super mencapai intensitas ekstrem setahun lebih banyak daripada badai era satelit mana pun. Surigae tidak akan mendarat, tetapi topan yang muncul di...

Mekanisme fotoenzim kunci yang diuraikan

Kesan artis tentang katalisis enzimatik yang diusulkan dalam mekanisme fotodekarboksilase asam lemak (Sains 2021). Kredit: Damien Sorigué Pengoperasian enzim FAP, yang berguna untuk memproduksi...

DOE Mendorong Investasi A.S. yang Agresif dalam Energy Fusion

Sinar laser energi tinggi NIF berkumpul di target di tengah kamera target. Keberhasilan mendapatkan penyalaan fusi akan menjadi langkah maju yang besar dalam...

Fisikawan menciptakan bit kuantum yang dapat mencari materi gelap

Sebuah qubit (persegi panjang kecil) dipasang pada tingkat kebiruan, yang berada di atas jari untuk menunjukkan skala. Ilmuwan di Farmland Universitas Chicago menggunakan...

Ahli paleontologi memperkirakan bahwa 2,5 miliar T. rex menjelajahi Bumi selama periode Kapur

Untuk semua mereka yang terlambatKapur Menurut sebuah studi baru, jumlah total tyrannosaurus yang pernah hidup di Bumi adalah sekitar 2,5 miliar individu, di mana...

Newsletter

Subscribe to stay updated.