苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的研究人员首次证明，利用超声波可以操纵微型交通工具穿过老鼠大脑中的血管。他们希望这将最终导致能够精确地提供药物的治疗方法。他们的研究发表在《自然通讯》杂志上。
脑肿瘤、脑出血以及神经和心理疾病通常很难用药物治疗。即使有有效的药物，这些药物往往会产生严重的副作用，因为它们会在整个大脑中循环，而不仅仅是它们要治疗的区域。
鉴于这种情况，研究人员对有一天能够提供一种更有针对性的方法，将药物运送到非常明确的位置寄予厚望。为此，他们正在开发能够通过密集的血管迷宫引导的微型转运体。
苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)、苏黎世大学(University of Zurich)和苏黎世大学医院(University Hospital Zurich)的研究人员现在首次成功地利用超声波引导微型交通工具通过动物大脑中的血管。
与其他导航技术(如基于磁场的导航技术)相比，超声波具有一定的优势。苏黎世联邦理工学院声学机器人教授丹尼尔·艾哈迈德(Daniel Ahmed)是这项研究的负责人，他解释说:“超声波除了在医疗领域得到广泛应用外，还很安全，可以深入人体。”
对于他们的微型交通工具，艾哈迈德和他的同事们使用了涂有脂质的充满气体的微泡——生物细胞膜也是由脂质构成的。这些气泡的直径为1.5微米，目前在超声成像中用作造影剂。
正如研究人员现在所展示的，这些微泡可以被引导穿过血管。艾哈迈德说:“由于这些气泡或囊泡已经被批准用于人类，我们的技术很可能会比目前正在开发的其他类型的微型交通工具更快地被批准并用于人类治疗。”
超声波引导的微泡的另一个好处是，一旦它们完成了它们的工作，它们就会溶解在体内。当使用另一种方法，磁场时，微型车辆必须是磁性的，并且不容易开发可生物降解的微型车辆。此外，苏黎世联邦理工学院的研究人员开发的微气泡小而光滑。艾哈迈德小组的博士生、该研究的主要作者亚历克西亚·德尔·坎波·丰塞卡说:“这使得我们很容易引导它们沿着狭窄的毛细血管前进。”
在过去的几年里，艾哈迈德和他的团队一直在实验室里研究引导微气泡通过狭窄血管的方法。现在，他们与苏黎世大学和苏黎世大学医院的研究人员合作，在老鼠的大脑血管上测试了这种方法。研究人员将气泡注入啮齿动物的循环系统，在没有任何外界帮助的情况下，它们在血液中被冲走。
然而，研究人员设法利用超声波将气泡固定在适当的位置，并引导它们逆着血液流动的方向穿过脑血管。研究人员甚至能够引导气泡穿过错综复杂的血管，或者让它们多次改变方向，以引导它们进入血液中最狭窄的分支。
为了控制微型交通工具的运动，研究人员还在每只老鼠的头骨外部安装了四个小型传感器。这些设备产生超声波范围内的振动，以波的形式在大脑中传播。在大脑的某些点上，两个或更多换能器发出的电波可以相互放大或相互抵消。研究人员使用一种复杂的方法来调节每个传感器的输出，从而引导气泡。实时成像显示气泡移动的方向。
为了创建这项研究的成像，研究人员使用了双光子显微镜。在未来，他们还希望利用超声本身进行成像，并计划为此目的加强超声技术。
在这项研究中，微泡没有配备药物。研究人员首先想证明他们可以引导微型交通工具沿着血管行驶，并且这项技术适用于大脑。这是有前景的医学应用，包括治疗癌症、中风和心理疾病。
研究人员的下一步将是将药物分子附着在气泡外壳的外部以进行运输。他们希望将整个方法改进到可以用于人类的程度，希望有一天它能为开发新的治疗方法提供基础。
