Pesquisadores de engenharia desenvolveram uma nova técnica para eliminar coágulos sanguíneos particularmente difíceis, usando nanogotículas projetadas e uma "broca" de ultrassom para quebrar os coágulos de dentro para fora. A técnica ainda não passou por testes clínicos. Os testes in vitro mostraram resultados promissores.

Especificamente, a nova abordagem é projetada para tratar coágulos sanguíneos retraídos, que se formam ao longo de longos períodos de tempo e são especialmente densos. Esses coágulos são particularmente difíceis de tratar porque são menos porosos do que outros coágulos, tornando difícil para os medicamentos que dissolvem os coágulos sanguíneos penetrarem no coágulo.

A nova técnica tem dois componentes principais:as nanogotículas e a broca de ultrassom.

As nanogotículas consistem em pequenas esferas lipídicas que são preenchidas com perfluorocarbonos líquidos (PFCs). Especificamente, as nanogotículas são preenchidas com PFCs de baixo ponto de ebulição, o que significa que uma pequena quantidade de energia de ultrassom fará com que o líquido se converta em gás. À medida que eles se convertem em um gás, os PFCs se expandem rapidamente, vaporizando as nanogotículas e formando bolhas microscópicas.

"Introduzimos nanogotículas no local do coágulo, e porque as nanogotículas são tão pequenas, eles são capazes de penetrar e se converter em microbolhas dentro dos coágulos quando são expostos ao ultrassom, "diz Leela Goel, primeiro autor de um artigo sobre a obra. Goel é Ph.D. estudante do Departamento Conjunto Estadual de Engenharia Biomédica da UNC-NC.

Depois que as microbolhas se formam dentro dos coágulos, a contínua exposição dos coágulos ao ultrassom faz com que as microbolhas oscilem. A rápida vibração das microbolhas faz com que se comportem como pequenas britadeiras, perturbando a estrutura física do coágulo, e ajudando a dissolver os coágulos. Essa vibração também cria orifícios maiores na massa do coágulo que permitem que os medicamentos anticoagulantes veiculados pelo sangue penetrem profundamente no coágulo e o decomponham.

A técnica é possibilitada pela broca de ultrassom - um transdutor de ultrassom pequeno o suficiente para ser introduzido no vaso sanguíneo por meio de um cateter. A broca pode apontar o ultrassom diretamente à frente, o que o torna extremamente preciso. Também é capaz de direcionar energia de ultrassom suficiente para o local de destino para ativar as nanogotículas, sem causar danos ao tecido saudável circundante. A broca incorpora um tubo que permite aos usuários injetar nanogotículas no local do coágulo.

Em testes in vitro, os pesquisadores compararam várias combinações de tratamento medicamentoso, o uso de microbolhas e ultrassom para eliminar coágulos, e a nova técnica, usando nanogotículas e ultrassom.

“Descobrimos que o uso de nanogotículas, ultrassom e tratamento com medicamentos foram os mais eficazes, diminuindo o tamanho do coágulo em 40%, mais ou menos 9%, "diz Xiaoning Jiang, Ph.D., Dean F. Duncan Professor distinto de Engenharia Mecânica e Aeroespacial na NC State e autor correspondente do artigo. "O uso de nanogotículas e ultrassom sozinho reduziu a massa em 30%, mais ou menos 8%. O próximo melhor tratamento envolveu o tratamento com drogas, microbolhas, e ultrassom - e que reduziu a massa do coágulo em apenas 17%, mais ou menos 9%. Todos esses testes foram realizados com o mesmo período de tratamento de 30 minutos.

"Os primeiros resultados dos testes são muito promissores."

"O uso de ultrassom para interromper coágulos sanguíneos tem sido estudado há anos, incluindo vários estudos substanciais em pacientes na Europa, com sucesso limitado, "diz o co-autor Paul Dayton, Ph.D., William R. Kenan Jr. Distinto Professor de Engenharia Biomédica na UNC e NC State. "Contudo, a adição das nanogotículas de baixo ponto de ebulição, combinado com a broca de ultra-som demonstrou um avanço substancial nesta tecnologia. "

"Next steps will involve pre-clinical testing in animal models that will help us assess how safe and effective this technique may be for treating deep vein thrombosis, " says Zhen Xu, a professor of biomedical engineering at the University of Michigan and co-author of the paper.

O papel, "Nanodroplet-Mediated Catheter-Directed Sonothrombolysis of Retracted Blood Clots, " is published open access in the journal Microsystems &Nanoengineering .