La mancanza di un metodo clinicamente praticabile per tracciare e indirizzare i farmaci antitumorali ai tumori è un grosso problema per le terapie mirate.

Ma un nuovo metodo ad ultrasuoni proposto dagli ingegneri biomedici del team di Qifa Zhou presso la University of Southern California a Los Angeles potrebbe consentire il controllo acustico e il monitoraggio in tempo reale del rilascio di farmaci all'interno del corpo. I ricercatori riferiscono sulla loro manipolazione delle onde ultrasoniche per individuare la somministrazione di farmaci in Lettere di fisica applicata .

"Nella somministrazione convenzionale di farmaci, il tessuto viene esaminato ex vivo al microscopio, o materiali radioattivi vengono utilizzati per tracciare farmaci in vivo. Proponiamo un nuovo modo di visualizzare e spostare il farmaco con precisione all'interno del corpo umano combinando il nuovo metodo di imaging a onde piane con un trasduttore a ultrasuoni focalizzato, ", ha affermato il ricercatore post-dottorato Xuejun Qian.

La somministrazione accurata del farmaco è fondamentale per garantire l'obliterazione del tumore, evitando gli effetti collaterali tossici delle terapie antitumorali sui tessuti sani. L'ecografia è un metodo popolare per l'imaging non invasivo all'interno del corpo. Ma poiché il metodo convenzionale manca di sensibilità, non è stato utilizzato in precedenza nella somministrazione di farmaci. Il team di Zhou ha adattato un nuovo, metodo ad ultrasuoni ultraveloce che elimina il rumore di fondo per tracciare con precisione un veicolo di somministrazione di farmaci all'interno di un vaso sanguigno fantasma.

Hanmin Peng, uno studioso in visita dalla Nanjing University of Aeronautics &Astronautics, Cina, e i colleghi hanno pompato acqua attraverso uno stretto tubo di silicone per imitare il flusso sanguigno attraverso un vaso sanguigno. Hanno posizionato il tubo sotto un vero tessuto di maiale e l'hanno ripreso per rendere l'installazione più realistica. Microbolle, minuscole sacche d'aria, che possono essere utilizzati come veicoli per la somministrazione di farmaci sono stati introdotti nei vasi sanguigni falsi.

Negli ultimi anni, c'è stata molta eccitazione sulla capacità di concentrare le onde sonore in "pinzette acustiche, " che può manipolare le particelle. Il team di Zhou ha applicato un trasduttore a ultrasuoni focalizzato per intrappolare le microbolle identificate dal loro sistema di imaging ultraveloce.

Il team ha previsto il movimento delle microbolle e ha calcolato le forze di radiazione acustica necessarie per intrappolare e spostare le bolle in aree specifiche nel vaso sanguigno fantasma.

Bilanciando la forza di radiazione acustica dal trasduttore, il team ha spostato le microbolle intrappolate in una posizione specifica sulla parete del tubo e ha aumentato la potenza acustica per far scoppiare le bolle.

Le onde ultrasoniche fanno vibrare l'aria contenuta all'interno delle microbolle, che ha consentito a Peng e ai suoi collaboratori di utilizzare il loro nuovo sistema di imaging a ultrasuoni ultraveloce per tracciare con precisione le microbolle a profondità fino a 10 millimetri all'interno del tessuto. Sperano che questa combinazione di tracciamento e targeting degli ultrasuoni possa essere tradotta in una direzione non invasiva di microbolle contenenti farmaci verso i vasi sanguigni adiacenti alle sedi del tumore nel corpo.

"Vogliamo provare studi in vivo su ratto o coniglio per vedere se il metodo proposto può monitorare e rilasciare la somministrazione di farmaci basata su microbolle in un corpo reale, " ha detto Qian. "Speriamo di migliorare ulteriormente la risoluzione delle immagini, sensibilità e velocità all'interno di un caso reale, e se funziona, l'obiettivo a lungo termine sarebbe quello di passare a uno studio umano".