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  • Nanogoccioline e trapani a ultrasuoni si dimostrano efficaci nell'affrontare i coaguli di sangue difficili

    Una nuova tecnica, sviluppato da ricercatori della NC State, UNC, e Michigan, utilizza un "trapano" ad ultrasuoni per far scoppiare nanogoccioline dentro e intorno ai coaguli di sangue induriti. Quando le nanogocce scoppiano in microbolle, l'ultrasuono fa oscillare le microbolle, interrompendo la struttura fisica del coagulo. Credito:Leela Goel

    I ricercatori di ingegneria hanno sviluppato una nuova tecnica per eliminare i coaguli di sangue particolarmente difficili, utilizzando nanogoccioline ingegnerizzate e un "trapano" ad ultrasuoni per rompere i coaguli dall'interno verso l'esterno. La tecnica non è ancora stata sottoposta a test clinici. I test in vitro hanno mostrato risultati promettenti.

    Nello specifico, il nuovo approccio è progettato per trattare i coaguli di sangue retratti, che si formano per lunghi periodi di tempo e sono particolarmente densi. Questi coaguli sono particolarmente difficili da trattare perché sono meno porosi di altri coaguli, rendendo difficile la penetrazione dei farmaci che dissolvono i coaguli di sangue nel coagulo.

    La nuova tecnica ha due componenti chiave:le nanogocce e il trapano a ultrasuoni.

    Le nanogoccioline sono costituite da minuscole sfere lipidiche riempite con perfluorocarburi liquidi (PFC). Nello specifico, le nanogocce sono riempite con PFC a basso punto di ebollizione, il che significa che una piccola quantità di energia ultrasonica farà sì che il liquido si converta in gas. Quando si convertono in un gas, i PFC si espandono rapidamente, vaporizzando le nanogocce e formando bolle microscopiche.

    "Introduciamo nanogoccioline nel sito del coagulo, e poiché le nanogocce sono così piccole, sono in grado di penetrare e convertirsi in microbolle all'interno dei coaguli quando sono esposti agli ultrasuoni, "dice Leela Goel, primo autore di un saggio sull'opera. Goel è un dottorato di ricerca. studente presso l'UNC-NC State Joint Department of Biomedical Engineering.

    Dopo che le microbolle si sono formate all'interno dei coaguli, la continua esposizione dei coaguli agli ultrasuoni fa oscillare le microbolle. La rapida vibrazione delle microbolle le fa comportare come minuscoli martelli pneumatici, interrompendo la struttura fisica del coagulo, e aiutando a sciogliere i coaguli. Questa vibrazione crea anche fori più grandi nella massa del coagulo che consentono ai farmaci anticoagulanti trasmessi dal sangue di penetrare in profondità nel coagulo e di romperlo ulteriormente.

    La tecnica è resa possibile dal trapano a ultrasuoni, che è un trasduttore a ultrasuoni sufficientemente piccolo da essere introdotto nel vaso sanguigno tramite un catetere. Il trapano può puntare gli ultrasuoni direttamente in avanti, che lo rende estremamente preciso. È anche in grado di dirigere abbastanza energia ultrasonica nella posizione mirata per attivare le nanogoccioline, senza causare danni ai tessuti sani circostanti. Il trapano incorpora un tubo che consente agli utenti di iniettare nanogoccioline nel sito del coagulo.

    Nei test in vitro, i ricercatori hanno confrontato varie combinazioni di trattamento farmacologico, l'uso di microbolle e ultrasuoni per eliminare i coaguli, e la nuova tecnica, utilizzando nanogocce e ultrasuoni.

    "Abbiamo scoperto che l'uso di nanogoccioline, gli ultrasuoni e il trattamento farmacologico erano i più efficaci, diminuendo le dimensioni del coagulo del 40%, più o meno 9%, "dice Xiaoning Jiang, dottorato di ricerca, Dean F. Duncan Distinguished Professor di ingegneria meccanica e aerospaziale presso la NC State e corrispondente autore dell'articolo. "Usare le nanogocce e gli ultrasuoni da soli ha ridotto la massa del 30%, più o meno 8%. Il miglior trattamento successivo prevedeva il trattamento farmacologico, microbolle, e ultrasuoni, e che ha ridotto la massa del coagulo solo del 17%, più o meno il 9%. Tutti questi test sono stati condotti con lo stesso periodo di trattamento di 30 minuti.

    "Questi primi risultati dei test sono molto promettenti".

    "L'uso degli ultrasuoni per distruggere i coaguli di sangue è stato studiato per anni, compresi numerosi studi sostanziali in pazienti in Europa, con scarso successo, " dice il coautore Paul Dayton, dottorato di ricerca, William R. Kenan Jr. Professore distinto di ingegneria biomedica presso UNC e NC State. "Però, l'aggiunta delle nanogocce a basso punto di ebollizione, combinato con il trapano a ultrasuoni ha dimostrato un progresso sostanziale in questa tecnologia."

    "Next steps will involve pre-clinical testing in animal models that will help us assess how safe and effective this technique may be for treating deep vein thrombosis, " says Zhen Xu, a professor of biomedical engineering at the University of Michigan and co-author of the paper.

    La carta, "Nanodroplet-Mediated Catheter-Directed Sonothrombolysis of Retracted Blood Clots, " is published open access in the journal Microsystems &Nanoengineering .


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