美研究员用超声技术突破血脑屏障
哥伦比亚大学工程研究人员开发出一种新技术突破血脑屏障(B B B),为神经元提供安全和无创性的药物传输通道。考虑到可能造成附带损害,直到现在科研人员都认为需要长超声脉冲。但新研究表明,非常短的超声波可打开血脑屏障,具有增加安全和统一分子运输的优点,而且注射的分子可以无创伤传输到达并突出目标神经元。
该研究由生物医学工程和放射系konofagou副教授主持,并于发表在美国国家科学研究院学报(PNAS)。
“这是一个巨大的进步”,konofagou说。“致命的疾病如老年痴呆症和帕金森病影响数百万人的健康,目前严重缺少治疗方案。我们希望该研究将开辟新的途径,帮助治疗这些疾病”。
将药物高精度输送到人体器官是有效治病的重要环节。但大脑面临着一个难题:它有独特的血管系统—血脑屏障—作为一个封闭的门,防止外来分子侵入。保护大脑免受有毒物质侵蚀,同时也阻碍治疗药物进入大脑。由于许多分子不能穿过血脑屏障,可用于治疗神经系统疾病的方案都受到很大的限制。konofagou和她的团队专注于如何打开血脑屏障,使药物安全到达这些需要治疗的细胞。
konofagou和她的团队设计了一个超声聚焦方法,目标只有受早期老年痴呆症影响的海马区。在这项研究中,他们控制微泡增强的力学效应和高场强MRI(磁共振成像)来检测血脑屏障开放的区域,并对血脑屏障开放的渗透性进行定量。他们还使用荧光共焦显微镜三维监视所关注神经元和网络的分子扩散和神经增强效果。
更多药物治疗测试都在计划之中。Konofagou团队已经表明,通过血脑屏障扩散的治疗分子,触发下游的反应开始于细胞膜直达细胞核。他们揭示开放机制,包括微泡的稳定振荡或破灭,可以通过压力和微泡尺寸完全控制选择开放机制。
血脑屏障能够在三小时至三天内恢复,具体时间取决于上述参数。Konofagou团队最近也报道,人体经头颅针对海马,尾状核,头壳的激发和体外模拟实验是可行的。从而铺平走向临床应用研究的道路。