p Os engenheiros biomédicos da Johns Hopkins relatam que descobriram uma maneira não invasiva de liberar e fornecer quantidades concentradas de uma droga ao cérebro de ratos em um período temporário, maneira localizada usando ultrassom. O método primeiro "enja" uma droga dentro de minúsculos, nanopartículas "biodegradáveis, "então ativa sua liberação por meio de ondas sonoras precisamente direcionadas, como aqueles usados ​​para criar imagens de órgãos internos de forma indolor e não invasiva. p Porque a maioria das drogas psicoativas podem ser administradas desta forma, bem como muitos outros tipos de drogas, os pesquisadores dizem que seu método tem o potencial de promover muitas terapias e estudos de pesquisa dentro e fora do cérebro.

p Eles também dizem que seu método deve minimizar os efeitos colaterais de uma droga, porque a liberação da droga está concentrada em uma pequena área do corpo, portanto, a quantidade total de medicamento administrada pode ser muito menor. E porque os componentes individuais da tecnologia - incluindo o uso de biomateriais específicos, ultrassom e medicamentos aprovados pela FDA - já foram testados em pessoas e considerados seguros, os pesquisadores acreditam que seu método pode ser colocado em uso clínico mais rapidamente do que o normal:eles esperam iniciar o processo de aprovação regulatória dentro de um ou dois anos.

p "Se mais testes do nosso método de combinação funcionarem em humanos, não apenas nos dará uma maneira de direcionar medicamentos para áreas específicas do cérebro, mas também nos permitirá aprender muito mais sobre a função de cada área do cérebro, "diz Jordan Green, Ph.D., professor associado de engenharia biomédica, que também é membro do Kimmel Cancer Center e do Institute for Nanobiotechnology.

p Os detalhes da pesquisa foram publicados em 23 de janeiro na revista Nano Letras .

p A nova pesquisa, Green diz, foi projetado para promover meios de levar drogas com segurança ao cérebro, um órgão delicado e desafiador de tratar. Para se proteger de agentes infecciosos - e do inchaço que pode ser causado pelo sistema imunológico, por exemplo, o cérebro é cercado por uma cerca molecular, chamada de barreira hematoencefálica (BBB), que reveste a superfície de cada vaso sanguíneo que alimenta o cérebro. Apenas moléculas de drogas muito pequenas que se dissolvem em óleo podem passar pela cerca, junto com gases. Por causa disso, a maioria dos medicamentos desenvolvidos para tratar distúrbios cerebrais se enquadram nesses critérios, mas são dispersos por todas as partes do cérebro - e pelo resto do corpo, onde eles podem ser desnecessários e indesejados.

p Raag Airan, M.D., Ph.D., professor assistente de radiologia no Stanford University Medical Center e co-autor do artigo, diz:"Ao trabalhar com um paciente que sofre de transtorno de estresse pós-traumático, por exemplo, seria bom acalmar a parte hiperativa do cérebro, por exemplo, a amígdala - durante as sessões de psicoterapia. As tecnologias atuais podem, na melhor das hipóteses, acalmar metade do cérebro de cada vez, portanto, eles são muito inespecíficos para serem úteis neste cenário. "

p No novo estudo, os pesquisadores aproveitaram o uso anterior de nanopartículas e ultrassom para fornecer drogas quimioterápicas a tumores sob a pele. Em seus últimos experimentos, O grupo de Green projetou nanopartículas com uma "gaiola" expansível externa feita de plástico biodegradável, cujos blocos de construção moleculares são amantes do óleo em uma extremidade e amantes da água na outra. As extremidades que amam o óleo se unem e formam uma esfera expansível com as extremidades que amam a água do lado de fora. Os fins que amam o óleo ligam a droga a ser administrada, que neste caso era propofol, um anestésico comumente usado para tratar convulsões em pessoas.

p O centro da gaiola foi preenchido com perfluoropentano líquido. Quando as ondas sonoras do ultrassom - aplicadas de forma não invasiva no couro cabeludo e no crânio com dispositivos aprovados pela FDA - atingem o perfluoropentano no centro das nanopartículas, o líquido se transforma em gás, expandir a gaiola circundante e deixar o propofol escapar.

p Antes de testar sua ideia em animais, Green e seus colegas ajustaram seu protocolo de ultrassom testando nanopartículas em tubos de plástico, buscando localizar pulsos de potência e frequência corretas para liberar quantidades adequadas da droga sem ser forte o suficiente para danificar o BBB, um efeito conhecido do ultrassom de alta potência.

p Eles também testaram a distribuição das nanopartículas em ratos adicionando um corante fluorescente às partículas e medindo a quantidade de corante encontrada em amostras de sangue e órgãos ao longo do tempo. A maioria das partículas acabou no baço e no fígado, que são importantes órgãos de manutenção do corpo. Como esperado, partículas não foram encontradas no cérebro porque são grandes demais para passar pelo BBB. Em vez de, os pesquisadores estavam contando com a capacidade do próprio propofol de passar pelo BBB, uma vez liberado localmente das nanopartículas.

p Para ver se seu método poderia fornecer alívio médico para animais vivos, eles então deram aos ratos uma droga que causa convulsões, seguido pelas nanopartículas carregadas de propofol. Eles usaram a ressonância magnética para guiar a aplicação do ultrassom no cérebro do rato e, assim, liberar a droga das nanopartículas que flutuam através dos vasos sanguíneos infiltrados. Assim que aplicaram o ultrassom, a atividade convulsiva dos ratos se acalmou.

p "Esses experimentos mostram a eficácia desse método para manipular a função das células cerebrais por meio da administração precisa de drogas, "diz Green." Em humanos, máquinas de ultrassom podem atingir um volume tão pequeno quanto alguns milímetros cúbicos, menos de um décimo de milésimo do cérebro. "

p Airan, que estava fazendo sua bolsa de estudos e residência no Hospital Johns Hopkins durante o estudo, diz que um dos mais promissores, as aplicações imediatas da nova tecnologia poderiam ser para o "mapeamento cerebral" necessário antes de muitas neurocirurgias. Antes que um cirurgião faça um corte no cérebro para remover um tumor, por exemplo, ele precisa saber onde não cortar. "Atualmente, que requer manter o paciente acordado, enquanto o cirurgião expõe o cérebro e o testa com eletrodos enquanto avalia as respostas. O método de ultrassom nos permitiria usar uma droga como o propofol para 'desligar' brevemente áreas específicas do cérebro, uma de cada vez, antes da cirurgia, com nada mais invasivo do que uma picada de agulha, " ele diz.

p Porque ultrassom, A ressonância magnética e cada componente das nanopartículas foram aprovados para outros usos em humanos, os pesquisadores esperam um cronograma curto para levar sua ideia aos pacientes, mas eles reconhecem que suas aplicações serão um tanto limitadas pelo custo e acessibilidade dos exames de ressonância magnética - pelo menos no curto prazo.

p "Nosso modelo atual requer imagens em tempo real do cérebro enquanto o ultrassom está sendo aplicado, "diz Airan." Com base em procedimentos semelhantes que já faço, que pode custar até $ 30, 000 a $ 50, 000. Mas estamos trabalhando em um software que nos permitiria sincronizar uma única imagem de ressonância magnética com o sistema de orientação de ultrassom para diminuir o custo significativamente. "

p Enquanto isso, os pesquisadores acreditam que ainda será clinicamente relevante em muitas situações em que os efeitos de uma droga duram semanas. Eles também esperam que seja amplamente utilizado na pesquisa do cérebro para estudar e manipular a função de áreas específicas do cérebro de uma maneira controlada.