Новое исследование посвящено глубокому изучению физико-химических процессов, которые происходят с микропузырьками в ультразвуковом поле. Хотя эти пузырьки уже применяются в диагностике для улучшения визуализации сосудов, их терапевтический потенциал до сих пор был ограничен из-за недостаточного понимания их жизненного цикла. Ученые поставили перед собой задачу выяснить, как пузырек рождается, пульсирует и разрушается, и какие факторы влияют на силу его схлопывания.
В рамках работы исследователи сосредоточились на микропузырьках с белковой оболочкой, стабилизированных специальными добавками. Как пояснила первый автор исследования, младший научный сотрудник Центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха Татьяна Естифеева, целью была не работа с живыми тканями, а понимание физики процесса. Эксперименты показали, что добавки делают пузырьки более устойчивыми и предсказуемыми. Белковая оболочка сохраняет свою естественную структуру, не разрушаясь под ультразвуком, что сводит к минимуму риск нежелательных реакций в организме.
Для наблюдения за полным жизненным циклом микропузырьков ученые использовали комплекс методов, включая видеорегистрацию и кавитометр — прибор, фиксирующий звуковые волны в растворе. Соавтор исследования, магистрант Сколтеха Галина Калиниченко, отметила, что стабилизирующие добавки серьезно меняют характер кавитации — процесса пульсации пузырьков. Интенсивность этого процесса снижается почти в два раза, превращая хаотичное бурление в контролируемую и мягкую пульсацию. Именно такая предсказуемость является залогом будущей безопасной терапии. Дополнительные тесты подтвердили, что новые микропузырьки не оказывают негативного влияния на эритроциты крови, не меняя их форму и подвижность, что говорит об их потенциальной биосовместимости.
Полученные результаты открывают перспективы для разработки новых медицинских методик. Контроль над поведением микропузырьков на всех этапах позволит в будущем использовать их для сонодинамической терапии, когда противораковый препарат активируется точечно прямо в опухоли, а также для безопасного преодоления гематоэнцефалического барьера для доставки лекарств в мозг. В отличие от существующих методов интенсивного ультразвука, которые могут иметь побочные эффекты, этот подход обещает быть щадящим и высокоточным.
Ранее в ИТМО представили робота-химика для лабораторных экспериментов.
