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一个人的脑干控制着一些身体最重要的功能,包

发布时间: 2019-01-14

圣路易斯华盛顿大学的一项新的跨学科研究已经展示了一种方法,通过一种新技术支持药物传递到大脑的这个区域,这是一种新技术:聚焦超声波。

该研究来自华盛顿大学医学院工程与应用科学学院生物医学工程助理教授,华盛顿大学医学院放射肿瘤学助理教授。Chen开发了一种新方法,其中超声波及其造影剂 - 由微小气泡组成 - 可以与鼻内给药配对,将药物引导至脑干。

这项研究还包括Mallinckrodt放射学研究所和医学院儿科系的教师,以及工程与应用科学学院能源,环境与化学工程系,本周在线发表,将在9月28日的“受控释放期刊”上发表。

这项技术可能使医学更接近于治疗脑部疾病,如弥漫性脑桥脑胶质瘤(DIPG),这是一种儿童脑癌,五年存活率仅为2%,预后不佳仍未改变。过去40年。(补充观点,最常见的儿童癌症,急性淋巴细胞白血病,已有五年生存率近90%)。

“每年在美国,不超过300例,”陈说。“所有儿科疾病都很罕见;幸运的是,这种情况更为罕见。但我们不能以这种方式计算数字,因为对于患有这种疾病的孩子及其家人来说,这是毁灭性的。”

陈的技术结合了Focused UltraSound和IntraNasal传递(FUSIN)。鼻内递送利用了嗅觉和三叉神经的独特特性:它们可以将纳米粒子直接带到大脑,绕过血脑屏障,这是大脑中药物输送的障碍。

这种独特的鼻内分娩能力去年由研究科学家Ramesh Raliya和能源上海时时乐,环境与化学工程系助理副校长兼Lucy&Stanley Lopata教授助理Pratim Biswas在2017年展示。在科学报告中发表。

“一开始,我甚至不敢相信这种方法可以起作用,”洪说,鼻腔内向大脑输送药物。“我认为我们的大脑得到了充分的保护。但这些神经实际上直接与大脑连接并提供直接进入大脑的能力。”

虽然鼻部大脑给药是向前迈出的一大步,但尚无法将药物靶向特定区域。陈的目标超声技术正在解决这个问题。

在进行超声波扫描时,用于突出显示图像的造影剂由微泡组成。一旦注入血液中,微泡就像红血球一样,在心脏泵出时穿过身体。

一旦它们到达超声波聚焦的位置,它们会做一些不寻常的事情。

“他们开始扩张和收缩,”陈说。当他们这样做时,它们作为泵到周围血管以及血管周围空间 - 血管周围的空间。考虑像河流一样的血管,”陈说。“传统药物的传统方式是将它们倒入河中。” 在身体的其他部位,河岸有点“漏水”,陈说,让药物渗入周围组织。但是血脑屏障在大脑血管周围形成保护层,可以防止这种泄漏,特别是在年轻患者的大脑中,例如那些患有DIPG的患者。

“我们将药物从鼻子直接输送到河外,”陈说,“在血管周围的空间。”

然后,一旦在脑干上施加超声波,微泡就会开始膨胀和收缩。振荡的微泡推拉,将药物泵向脑干。这种技术还解决了药物毒性问题 - 药物将直接进入大脑,而不是通过整个身体循环。放射学副教授刘永健和放射学副教授袁元泰合作,利用正电子发射断层扫描(PET扫描)验证鼻内给药纳米颗粒在主要器官中的积聚最少,包括肺,肝,脾,肾和心脏。

到目前为止,陈的实验室已经成功地利用他们的技术在老鼠身上运送由刘率领的团队制造的金纳米团簇。

“下一步是证明FUSIN在治疗DIPG的化疗药物的治疗中的疗效,”该论文的第一作者Dezhuang Ye说,他是Chen的机械工程和材料科学系的研究生上海时时乐平台注册。该实验室还与Biswas合作开发了一种新的气溶胶鼻腔输送装置,以便将技术从小鼠扩展到大型动物模型。

Chen的实验室与儿科神经肿瘤学家Joshua Rubin合作进行了这项研究,他是医学院的儿科学教授,在圣路易斯儿童医院为患者提供治疗。陈说,该团队希望将这项研究的结果转化为DIPG儿童的临床试验。

未来有困难,但陈认为研究人员在解决如DIPG治疗这样一个难题时需要继续创新。

有针对性的灵感

Hong Chen的实验室与医学院儿科学教授,医学博士,医学博士Joshua Rubin合作进行了这项上海时时乐研究。这一切都始于一些同事有一天说话:

“我在这个领域的工作始于与他的对话,”陈说。“他说,'哇,这将是治疗这种致命疾病的完美技术。' 没有他指出我这个方向,我可能不会知道这个应用程序存在。

“这就是为什么我认为华盛顿大学的环境,以及工程与应用科学学院如此独特。它为你提供了与不同背景的人合作的大量机会。它使我能够扩大我的研究范围并能够工作关于临床相关问题。“