Magnetiska nanopartiklar kan öppna blod-hjärnbarriären och leverera molekyler direkt till hjärnan, säger forskare från University of Montreal, Polytechnique Montréal, och CHU Sainte-Justine. Denna barriär löper inuti nästan alla kärl i hjärnan och skyddar den från element som cirkulerar i blodet som kan vara giftiga för hjärnan. Forskningen är viktig eftersom för närvarande 98 % av de terapeutiska molekylerna inte heller kan passera blod-hjärnbarriären.
"Barriären öppnas tillfälligt på en önskad plats i cirka 2 timmar av en liten höjning av temperaturen som genereras av nanopartiklar när de utsätts för ett radiofrekvent fält, " förklarade den första författaren och co-uppfinnaren Seyed Nasrollah Tabatabaei. "Våra tester visade att denna teknik inte är associerad med någon inflammation i hjärnan. Detta nya resultat kan leda till ett genombrott i hur nanopartiklar används vid behandling och diagnos av hjärnsjukdomar, " förklarade medutredaren, Hélène Girouard. "För närvarande, kirurgi är det enda sättet att behandla patienter med hjärnsjukdomar. Dessutom, medan kirurger kan operera för att ta bort vissa typer av tumörer, vissa störningar finns i hjärnstammen, bland nerverna, gör operation omöjlig, " lade samarbetspartnern och seniorförfattaren Anne-Sophie Carret till.
Även om tekniken utvecklades med hjälp av murina modeller och ännu inte har testats på människor, forskarna är övertygade om att framtida forskning kommer att göra det möjligt för människor att använda den. "Med utgångspunkt i tidigare rön och med den globala ansträngningen från ett tvärvetenskapligt team av forskare, denna teknik föreslår en modern version av den vision som beskrevs för nästan 40 år sedan i filmen Fantastic Voyage, där en miniatyrubåt navigerade i det vaskulära nätverket för att nå en specifik del av hjärnan, " sa huvudutredaren Sylvain Martel. I tidigare forskning, Martel och hans team hade lyckats manipulera rörelsen av nanopartiklar genom kroppen med hjälp av magnetiska krafter som genereras av magnetisk resonanstomografi (MRI) maskiner.
För att öppna blod-hjärnbarriären, de magnetiska nanopartiklarna skickas till ytan av blod-hjärnbarriären på en önskad plats i hjärnan. Även om det inte var den teknik som användes i denna studie, placeringen skulle kunna uppnås genom att använda MRI-tekniken som beskrivs ovan. Sedan, forskarna genererade ett radiofrekvent fält. Nanopartiklarna reagerade på det radiofrekventa fältet genom att avleda värme och därigenom skapa en mekanisk påfrestning på barriären. Detta tillåter en tillfällig och lokal öppning av barriären för diffusion av terapeutika in i hjärnan.
Tekniken är unik på många sätt. "Resultatet är ganska betydande eftersom vi i tidigare experiment visade att samma nanopartiklar också kan användas för att navigera terapeutiska medel i det vaskulära nätverket med hjälp av en klinisk MRI-skanner, ", kommenterade Martel. "Att länka navigeringsförmågan med dessa nya resultat skulle göra det möjligt för terapeutika att levereras direkt till en specifik plats i hjärnan, potentiellt avsevärt förbättra behandlingens effektivitet samtidigt som man undviker systemisk cirkulation av toxiska ämnen som påverkar friska vävnader och organ, ", tillade Carret. "Medan andra tekniker har utvecklats för att leverera läkemedel till blod-hjärnbarriären, antingen öppnar de det för brett, utsätta hjärnan för stora risker, eller så är de inte tillräckligt exakta, leder till spridning av läkemedlen och möjliga oönskade biverkningar, sa Martel.
Även om det finns många hinder att övervinna innan tekniken kan användas för att behandla människor, forskargruppen är optimistisk. "Även om våra nuvarande resultat bara är proof of concept, vi är på väg att nå vårt mål att utveckla en lokal läkemedelsleveransmekanism som kommer att kunna behandla onkologiska, psykiatrisk, neurologiska och neurodegenerativa störningar, bland andra, avslutade Carret.
