Avsaknaden av en kliniskt livskraftig metod för att spåra och leda cancerläkemedel till tumörer är ett stort problem för riktade terapier.

Men en ny ultraljudsmetod som föreslagits av biomedicinska ingenjörer från Qifa Zhous team vid University of Southern California i Los Angeles kan möjliggöra akustisk kontroll och spårning av droger i kroppen i realtid. Forskarna rapporterar om deras manipulation av ultraljudsvågor för att identifiera läkemedelsleverans i Tillämpad fysikbokstäver .

"Vid konventionell läkemedelsleverans, vävnad undersöks ex vivo under mikroskopet, eller radioaktiva material används för att spåra läkemedel in vivo. Vi föreslår ett nytt sätt att avbilda och flytta läkemedlet exakt inuti människokroppen genom att kombinera den nya planvågsavbildningsmetoden med en fokuserad ultraljudsgivare, "sa postdoktoralforskaren Xuejun Qian.

Noggrann läkemedelsleverans är avgörande för att säkerställa tumörutsläckning, samtidigt som man undviker de toxiska biverkningarna av cancerterapier på frisk vävnad. Ultraljud är en populär metod för icke -invasiv avbildning inuti kroppen. Men eftersom den konventionella metoden saknar känslighet, det har inte använts tidigare vid läkemedelsleverans. Zhous team anpassade en ny, ultrasnabb ultraljudsmetod som eliminerar bakgrundsljud för att noggrant spåra ett läkemedelsleveransfordon i ett fantomblodkärl.

Hanmin Peng, en besökande forskare från Nanjing University of Aeronautics &Astronautics, Kina, och medarbetare pumpade vatten genom ett smalt silikonrör för att efterlikna blodflödet genom ett blodkärl. De placerade röret under äkta grisvävnad och avbildade över detta för att göra installationen mer realistisk. Mikrobubblor, små luftfickor, som kan användas som fordon för läkemedelsleverans infördes i de falska blodkärlen.

Under de senaste åren har det har varit mycket spänning över möjligheten att fokusera ljudvågor till "akustiska pincetter, "som kan manipulera partiklar. Zhous team använde en fokuserad ultraljudsgivare för att fånga mikrobubblorna som identifierats av deras ultrasnabba bildsystem.

Teamet förutspådde mikrobubblans rörelse och beräknade de akustiska strålningskrafterna som krävs för att fånga och flytta bubblorna till specifika områden i fantomblodkärlet.

Genom att balansera den akustiska strålningskraften från givaren, laget flyttade de instängda mikrobubblorna till en specifik plats på rörväggen och skruvade upp ljudstyrkan för att spränga bubblorna.

Ultraljudsvågor vibrerar luften i mikrobubblor, vilket gjorde det möjligt för Peng och medarbetare att använda sitt nya ultrasnabba ultraljudsavbildningssystem för att exakt spåra mikrobubblorna på upp till 10 millimeter djup i vävnaden. De hoppas att denna kombination av ultraljudsspårning och inriktning kan översättas till icke-invasivt riktning av läkemedelsinnehållande mikrobubblor till blodkärl intill tumörplatser i kroppen.

"Vi vill testa in vivo-studier på råtta eller kanin för att se om den föreslagna metoden kan övervaka och släppa ut mikrobubbelbaserad läkemedelsleverans i en riktig kropp, "sa Qian." Vi hoppas kunna förbättra bildupplösningen ytterligare, känslighet och hastighet i ett verkligt fall, och om det fungerar, det långsiktiga målet skulle vara att gå mot en mänsklig studie. "