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将超声能量和微泡结合可能是对抗心血管疾病和癌症的一种新工具

导读匹兹堡大学和UPMC的研究人员认为,将超声能量和微泡结合起来戳破细胞中的孔洞可能是对抗心血管疾病和癌症的一种新工具。如今,在美国国家科

匹兹堡大学和UPMC的研究人员认为,将超声能量和微泡结合起来戳破细胞中的孔洞可能是对抗心血管疾病和癌症的一种新工具。如今,在美国国家科学院院刊(PNAS)上发表了有关这种基因治疗方法的研究,即所谓的声穿孔法。

该研究的主要作者,该中心的博士后研究员布兰登·赫尔菲尔德说:“我们可以将超声能量与小的充气气泡结合使用,以选择性地打开细胞,从而允许治疗药物的输送。” UPMC的超声分子成像和治疗学。“通过聚焦的超声波束,这种方法使我们可以将这种传递调整到疾病的精确位置,同时保留健康的组织。我们的研究着眼于某些生物物理学,并帮助我们进一步完善将此技术作为临床工具。”

当前的基因治疗方法经常使用病毒进入细胞内部,这可能引起严重的副作用,包括炎症性免疫系统反应。为了解决这个问题,研究人员开发了基因加载的血管内微泡,可通过直接导航聚焦的超声能量来靶向释放其有效载荷。

皮特(Pitt)的研究人员开发了一种超高速成像相机,该相机能够达到每秒2500万帧的速度,这是北美同类相机中唯一的一种。这些研究人员使用相机检查了声穿孔的生物物理学。他们确定,振荡的气泡需要产生最小量的局部切应力,超过此数量时,细胞膜会穿孔并允许靶向治疗剂进入。

“通过让我们实际看到微气泡每秒振动数百万次,我们独特的摄像头使我们能够确定微气泡引起的剪切应力是声纳穿孔的关键因素,”研究副教授陈才才博士说。匹兹堡大学医学部,匹兹堡心脏,肺和血液血管医学研究所共同开发了摄像头系统。反过来,这一新信息将有助于治疗方案的智能设计和微泡制造,从而优先引起打开附近细胞的预期效果。这也为我们研究细胞如何应付这种治疗提供了起点。”

研究人员认为,这些发现将帮助他们了解声波穿孔过程是如何工作的,以及专家们如何针对最终的临床使用量身定制这种方法,包括超声振幅水平和微泡设计。

“对于我们来说,了解声穿孔的生物物理机制至关重要,以便将这种方法转化为对患者有效的基因或药物递送工具,” Pitt医学博士,超声分子成像中心主任,医学博士Flordeliza Villanueva说道。和治疗学,以及该研究的资深作者。“在PNAS研究的基础上,我们将继续研究声穿孔如何影响被处理细胞的功能,并开发出最大化其治疗效果的策略。”

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