حمایت از طراحی و اجرای یک سیستم اولتراسوند برای ارسال نانوحباب‌های دارویی به مغز بیماران پارکینسونی

به گزارش ایسنا. ویژگی‌های منحصربه‌فرد اولتراسوند متمرکز، پتانسیل تصویربرداری، تحویل داروی هدفمند، و باز کردن موقت و برگشت‌پذیر سد خونی مغزی را فراهم می‌کند و نفوذ دارو به داخل سد خونی مغزی و ورود به بافت مغز را تسهیل می‌کند. در دهه‌های اخیر، پیشرفت قابل توجهی در توسعه نانوحباب‌ها به عنوان حامل‌های دارویی هدفمند و حساس برای کاربردهای تشخیصی و درمانی برای طیف وسیعی از بیماری‌ها حاصل شده است. نانوحباب ها حباب های کوچکی با قطر بین 50 تا 200 نانومتر هستند که حاوی یک هسته گازی است که توسط غشایی متشکل از پروتئین، لیپید یا پلیمر در جای خود نگه داشته می شود. استراتژی‌های بارگذاری دارو در غشاهای نانوحباب یا روی آن به روش‌های مختلفی اجرا می‌شوند.

مشخصه اصلی نانوحباب ها به عنوان حامل دارو، نوسان و ارتعاش آنها در مواجهه با امواج فراصوت است. این ذرات به تغییرات فشار حساس هستند. در طول انتشار فراصوت متمرکز، نیرویی تولید می‌شود که باعث انبساط، انقباض یا فروپاشی نانوحباب‌ها می‌شود، پدیده‌ای که به عنوان کاویتاسیون شناخته می‌شود. در پدیده کاویتاسیون، زمانی که این ذرات در معرض امواج فراصوت قرار می گیرند، حباب های کوچکی در داخل غشای آن ها تولید می شود و تعداد آنها به تدریج افزایش می یابد تا جایی که حامل نتواند افزایش بیشتر فشار داخلی را تحمل کند و داروها آزاد شوند. به این ترتیب دارو به طور خاص در محل مورد نظر (منطقه آسیب دیده) در دسترس است.

استفاده از سونوگرافی متمرکز با تزریق نانوحباب روشی غیر تهاجمی و بسیار موثر به ویژه در بیماری های پیچیده مغزی است. در فناوری اولتراسوند متمرکز، امواج صوتی از طریق آب یا بافت منتشر شده و در یک منطقه متمرکز همگرا می شوند. در حالی که بافت های اطراف نقطه تمرکز بدون تاثیر باقی می مانند. عبور تک تک اشعه ها از بافت ها تاثیری ندارد. با این حال، در نقطه کانونی، همگرایی پرتوهای فراصوت متمرکز چندگانه، اثرات بیولوژیکی متعددی ایجاد می‌کند که درمان اختلالات و بیماری‌های مختلف را ممکن می‌سازد. هنگامی که اولتراسوند متمرکز با فشار 1 مگاپاسکال در مغز منتشر می‌شود، اتصالات محکم در سلول‌های دیواره عروق خونی در حضور نانوحباب‌های از پیش تزریق شده اصلاح می‌شوند و یک باز شدن موقت و برگشت‌پذیر از سد خونی مغزی ایجاد می‌کنند. بنابراین می توان با استفاده از سونوگرافی متمرکز، طراحی دقیق نانوحباب ها و انتخاب شرایط آکوستیک مناسب، داروها را به مغز رساند و مولکول های زیادی که نمی توانند از سد خونی مغزی نفوذ کنند، وارد مغز می شوند.

در این روش، نانوحباب‌ها عنصر کلیدی در رساندن داروهای بزرگ به مغز هستند، بدون آنها در عروق، دارو تحویل داده نمی‌شود. تأثیر پارامترهای اولتراسوند بر نفوذپذیری عروق به طور خطی به غلظت نانوحباب بستگی دارد. عملکرد بهینه و نتایج بهتر را می توان با توزیع نانوحباب اندازه کوچکتر انتظار داشت.

با توجه به اینکه نانوحباب ها دارای مجوز از سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) برای استفاده بالینی هستند. نتایج به‌دست‌آمده از این مطالعه می‌تواند کارایی حامل‌های دارورسانی را در بیماری‌های نورودژنراتیو افزایش دهد و استراتژی‌های درمانی جدیدی ارائه دهد. بنابراین توسعه این سیستم در کشور ضروری است.

مشکل اصلی تحقیق

ساخت دستگاه اولتراسوند متمرکز یک فرآیند پیچیده است و شامل مراحل زیر است:

*طراحی و مهندسی: این مرحله شامل طراحی سخت افزار، نرم افزار و رابط کاربری است. همچنین در این مرحله هدفی که دستگاه برای آن طراحی خواهد شد مشخص می شود (مثلاً دارورسانی یا درمان التهاب).

* تامین تجهیزات و قطعات یدکی: برای ساخت دستگاه اولتراسوند متمرکز، تجهیزات و قطعات مختلفی از جمله سنسورها، مبدل ها، قطعات الکترونیکی، قطعات مکانیکی و سیستم های خنک کننده مورد نیاز است. این تجهیزات باید با کیفیت بالا و مطابق با استانداردها تهیه شود.

* تولید و مونتاژ: پس از خرید تجهیزات و قطعات، فرآیند تولید و مونتاژ آغاز می شود که شامل اتصال قطعات، نصب سنسور و مبدل، نصب قطعات الکترونیکی و مکانیکی و تست کیفیت می باشد.

* تست و ارزیابی: پس از مونتاژ، دستگاه باید برای بررسی عملکرد و کارایی آن آزمایش شود. این مرحله شامل انجام تست های الکتریکی، مکانیکی و عملکردی می باشد. همچنین دستگاه باید بر اساس استانداردهای تجهیزات پزشکی تست شود.

* تنظیم و کالیبراسیون: پس از ارزیابی، دستگاه باید تنظیم و کالیبره شود تا به درستی کار کند. این تنظیمات شامل تنظیم فرکانس و توان اولتراسوند، تنظیم پارامترها و کالیبره کردن سنسورها و مبدل ها است.

*آماده سازی و آموزش: پس از تنظیم و کالیبراسیون دستگاه آماده استفاده است. تیم فنی وظیفه راه اندازی دستگاه و ارائه آموزش های لازم به کاربران را بر عهده دارد.

*سنتز حباب های نانو: طراحی یک سیستم بسته با استانداردهای شرایط تولید خوب (GMP) برای سنتز نانوحباب ضروری است.

دستگاه سونوگرافی متمرکز به تجهیزات پیشرفته و تجزیه و تحلیل های مختلف برای اطمینان از عملکرد صحیح و راندمان بالا نیاز دارد. رعایت استانداردها و مقررات صنعت پزشکی نیز برای اطمینان از ایمنی و کیفیت دستگاه بسیار مهم است.

خروجی های مورد انتظار از تحقیق

* طراحی و ساخت پروب سونوگرافی متمرکز برای آزمایشات بالینی (پریمات) و تشکیل نقطه کانونی در بافت.

* طراحی موج پالس برای کاهش اثرات ناپایداری فشار.

* دستیابی به اثرات درمانی مطلوب در درمان های مبتنی بر مغز (افزایش اثربخشی دارو به میزان 30 درصد ضمن کاهش یک سوم میزان مصرف دارو).

انتهای پیام/