Наночастицы и ультразвуковой "бур" эффективно разрушают плотные тромбы

Инженеры разработали новую методику для устранения особо плотных тромбов, используя сконструированные нанокапли и ультразвуковой "бур" для разрушения сгустков изнутри. Методика ещё не проходила клинические испытания, но in vitro тесты показали многообещающие результаты.

Подход предназначен для лечения ретрагированных (уплотнённых) тромбов, которые формируются в течение длительного времени и обладают высокой плотностью. Они особенно трудно поддаются лечению, так как менее пористые, что мешает тромболитическим препаратам проникать внутрь сгустка.

Ключевые компоненты метода

Метод основан на двух компонентах: нанокаплях и ультразвуковом буре.

Нанокапли представляют собой крошечные липидные сферы, заполненные жидкими перфторуглеродами (PFC) с низкой температурой кипения. Небольшое количество ультразвуковой энергии заставляет жидкость превращаться в газ. При этом PFC быстро расширяются, испаряя нанокапли и образуя микроскопические пузырьки.

"Мы доставляем нанокапли к месту тромба, и из-за их малого размера они способны проникать внутрь и превращаться в микропузырьки внутри сгустков под воздействием ультразвука", — говорит Лила Гоэл, первый автор статьи.

После образования микропузырьков внутри тромба, продолжающееся воздействие ультразвука заставляет их колебаться. Быстрая вибрация пузырьков заставляет их работать как крошечные отбойные молотки, разрушая физическую структуру тромба. Эта вибрация также создаёт более крупные отверстия в массе сгустка, позволяя антикоагулянтным препаратам проникать глубоко внутрь.

Ультразвуковой бур — это ультразвуковой преобразователь, достаточно маленький для введения в кровеносный сосуд через катетер. Он может направлять ультразвук точно вперёд с высокой точностью и подавать достаточно энергии для активации нанокапель, не повреждая окружающие здоровые ткани. Бур также включает трубку для инъекции нанокапель непосредственно в область тромба.

Результаты тестов in vitro

В исследованиях in vitro сравнивали различные комбинации: лекарственную терапию, использование микропузырьков с ультразвуком и новую методику с нанокаплями и ультразвуком.

"Мы обнаружили, что использование нанокапель, ультразвука и лекарственной терапии было наиболее эффективным, уменьшая размер тромба на 40% ± 9%", — говорит Сяонин Цзян, соавтор статьи. "Использование только нанокапель и ультразвука уменьшило массу на 30% ± 8%. Следующее по эффективности лечение (препараты, микропузырьки и ультразвук) сократило массу сгустка лишь на 17% ± 9%. Все тесты проводились в течение одинакового 30-минутного периода лечения".

"Использование ультразвука для разрушения тромбов изучается годами, но с ограниченным успехом. Однако добавление нанокапель с низкой температурой кипения в сочетании с ультразвуковым буром демонстрирует существенный прогресс в этой технологии", — отмечает соавтор Пол Дейтон.

Следующие шаги будут включать доклинические испытания на животных моделях для оценки безопасности и эффективности методики при лечении тромбоза глубоких вен.

Статья "Nanodroplet-Mediated Catheter-Directed Sonothrombolysis of Retracted Blood Clots" опубликована в открытом доступе в журнале Microsystems & Nanoengineering.