Исследователи из Университета штата Коннектикут в США создали биоразлагаемое устройство, которое должно помочь открыть гемато-энцефалический барьер для доставки лекарственных препаратов в головной мозг.
Гемато-энцефалический барьер (ГЭБ) между кровью и мозгом известен очень давно: 102 года назад появилась статья нашей соотечественницы, Лины Соломоновны Штерн, а еще три года спустя в сообщении в Женевском медицинском обществе прозвучала точная формулировка:
«Между кровью, с одной стороны, и спинномозговой жидкостью, с другой, есть особый аппарат или механизм, способный просеивать вещества, обыкновенно присутствующие в крови или случайно проникшие в неё. Мы предлагаем называть этот гипотетический механизм, пропускающий одни вещества и замедляющий или останавливающий проникновение других веществ, гемато-энцефалическим барьером».
ГЭБ не пропускает в мозг многие микроорганизмы и вирусы, а также токсины из крови, однако это же представляет огромную проблему для медиков, в первую очередь – для онкологов, ведь большинство химиотерапевтических препаратов не проникают сквозь этот барьер.
Давно известно, что ГЭБ можно «открыть» при помощи ультразвука, однако для этого требуются громоздкие устройства и МРТ-контроль для фокусировки ультразвуковых волн. Делать такое перед каждым приемом препаратов затруднительно. Другой способ – временная имплантация ультразвуковых устройств непосредственно на мозг, однако это уже опасно из-за операционного вмешательства – сначала для имплантации, а затем для удаления источников ультразвука.
Тан Нгуен из Университета штата Коннектикут со своей командой предложил другой способ: биоразлагаемые пьезоэлектрические материалы. Созданные Нгуеном устройства выполнены из нановолокон поли(L-молочной) кислоты, которая используется для создания шовного материала для хирургии. Эти нановолокна можно было свернуть в частицы шириной в 200 нанометров и длиной в несколько десятков микрон. После подачи напряжения они распрямлялись и сплетались в сетку. Получившееся устройство позволило генерировать хорошо контролируемый ультразвук, кроме этого, используя пьезоэлектрические свойства материала, из него легко создать и биоразлагаемый датчик внутричерепного давления, который необходим в первые дни после операций по поводу черепно-мозговой травмы.
По словам авторов, работа находится только в самом начале – им еще предстоит решить, как оптимизировать интенсивность ультразвука, чтобы получить хорошие «бреши» в гематоэнцефалическом барьере, достаточно широкие для прохождения крупных молекул препарата, при этом не повреждая кровеносные сосуды или мозг.
Результаты исследований опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Текст: Алексей Паевский