Фокусированный ультразвук под контролем МРТ в сочетании с микропузырьками может открыть гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) и позволить терапевтическим лекарствам достичь пораженного участка мозга под контролем МРТ. Это многообещающий метод, который оказался безопасным для пациентов с различными заболеваниями головного мозга, такими как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, БАС и глиобластома. Хотя МРТ обычно использовалась для руководства и оценки лечения в доклинических и клинических исследованиях, до сих пор исследователи не знали о влиянии статического магнитного поля, создаваемого сканером МРТ, на размер отверстия ГЭБ и эффективность доставки лекарств.
В новом исследовании, опубликованном 6 июля 2021 г. в радиологии, Хонг Чен и ее лаборатория в Вашингтонском университете в Сент-Луисе. Луи впервые обнаружил, что магнитное поле сканера МРТ уменьшило объем открытия ГЭБ на 3 раза.В 3 раза до 11.В 7 раз, в зависимости от силы магнитного поля, в модели мыши.
Чен, доцент кафедры биомедицинской инженерии Инженерной школы МакКелви и радиационной онкологии Медицинской школы, и ее лаборатория провели исследование на 30 мышах, разделенных на четыре группы. После того, как мышам ввели микропузырьки, три группы получили ультразвуковую обработку сфокусированным ультразвуком при разной силе магнитного поля: 1.5 Тл (тесла), 3 Тл и 4.7 Тл, а одна группа ни разу не попала в магнитное поле.
Они обнаружили, что активность кавитации микропузырьков или расширения, сжатия и схлопывания микропузырьков снизилась на 2%.1 децибел при 1.5 т; 2.9 децибел при 3 Т; и 3 децибела при 4.7 Тл по сравнению с теми, кто получил дозу вне магнитного поля. Кроме того, магнитное поле уменьшило объем открытия BBB на 3.3 раза по 1.5 т; 4.4-кратный по 3 Т; и 11.7-кратное при 4.7 т. Ни у одной из мышей не было обнаружено повреждений тканей в результате процедуры.
После ультразвуковой ультразвуковой фокусировки команда ввела модельный препарат Эванс Блю, чтобы проверить, влияет ли статическое магнитное поле на эффективность доставки лекарств транс-ГЭБ. Изображения показали, что интенсивность флуоресценции синего Эванса была ниже у мышей, получавших лечение одним из трех уровней магнитного поля, по сравнению с мышами, получавшими лечение вне магнитного поля. Доставка голубого транс-ВВВ Эванса сократилась на 1.4-кратный at1.5 т, 1.6-кратное при 3.0 Т и 1.9-кратный при 4.7 Тл по сравнению с лечением вне магнитного поля.
"Демпфирующее действие магнитного поля на микропузырьки, вероятно, вызвано потерей кинетической энергии пузыря из-за силы Лоренца, действующей на движущиеся заряженные молекулы липидов на оболочке микропузырька и диполярные молекулы воды, окружающие микропузырьки," сказал Яохэн (Мак) Ян, докторант лаборатории Чена и ведущий автор исследования.
"Результаты этого исследования показывают, что влияние магнитного поля необходимо учитывать при клиническом применении сфокусированного ультразвука для доставки лекарств в мозг," Чен сказал.
Помимо доставки лекарств в мозг, кавитация также является фундаментальным физическим механизмом для нескольких других терапевтических методов, таких как гистотрипсия, использование кавитации для механического разрушения участков ткани и сонотромболизис, терапия, применяемая после острого ишемического инсульта. Эффект демпфирования, вызванный магнитным полем на кавитацию, как ожидается, повлияет на результаты лечения другими методами, опосредованными кавитацией, когда используются системы сфокусированного ультразвука под контролем МРТ.