Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) разработали имплантируемую систему доставки лекарств, которая может снизить риск повторного появления глиобластомы — агрессивной опухоли мозга. Устройство объединяет резервуар для препарата и массив из 24 миниатюрных ультразвуковых преобразователей. По данным MIT News, такая конструкция помогает лекарству распространяться на большую площадь и временно преодолевать гематоэнцефалический барьер.
Глиобластома относится к редким, но смертельно опасным видам рака: в США ежегодно выявляют чуть более 10 тысяч случаев. Средняя продолжительность жизни после постановки диагноза составляет 12–15 месяцев. Обычно пациентам удаляют максимально возможный объём опухоли, после чего назначают лучевую терапию и химиотерапию, однако отдельные раковые клетки часто остаются и становятся причиной рецидива.
Созданная в MIT система получила название LUCID — устройство для длительной ультразвуковой конвективной инъекции. Гибкий имплант имеет толщину примерно с лист картона, а канал для введения препарата напечатан непосредственно на массиве преобразователей. Резервуар вмещает около 100 микролитров жидкости, подача осуществляется пассивным осмотическим насосом, а параметры ультразвука можно менять по беспроводной связи Bluetooth; встроенная батарея также заряжается без проводов.
В отличие от существующих имплантируемых пластин и гидрогелей, которые доставляют препараты за счёт пассивной диффузии, LUCID позволяет управлять временем и условиями введения. Ультразвуковые волны создают конвективные потоки, способствующие перемещению молекул на большее расстояние, а механические колебания временно повышают проницаемость гематоэнцефалического барьера. «У нас 24 преобразователя в одном ультразвуковом массиве, которые помогают конкретному препарату преодолеть гематоэнцефалический барьер и усиливают его введение. Устройство также даёт врачам возможность выбирать объём, продолжительность и количество инфузий», — сказала старший автор работы, доцент MIT Канан Дагдевирен.
В экспериментах с гелем, имитирующим человеческие ткани, ультразвуковое воздействие обеспечило более широкое распространение молекул по сравнению с введением без ультразвука. Испытания на мышах с контрастным веществом для магнитно-резонансной томографии дали аналогичный результат: при включённом массиве вещество проникало дальше в ткани мозга. «Попадание препарата в мозг — лишь часть задачи. Он также должен распределиться в окружающих тканях. Мы объединили канал доставки и миниатюрный ультразвуковой массив в одном импланте, чтобы молекулы достигали большей области даже при медленной инфузии», — отметил ведущий автор исследования Джейсон Хоу.
При возможном применении у людей канал и ультразвуковой массив разместят внутри черепа, а батарея и электронные компоненты могут находиться снаружи. Технологию планируют рассматривать не только для малых молекул, но и для иммунотерапии, нуклеиновых кислот и генной терапии, а также для лечения других мягких тканей. Результаты работы опубликованы в журнале Device; ведущими авторами стали аспирантка MIT Сара Орнеллас и Джейсон Хоу, а финансирование обеспечили консорциум MIT Media Lab и Национальные институты здравоохранения США.