北卡羅來納大學和北卡羅來納大學的研究人員利用奈米技術來解決頑固的血栓

2021 年 1 月 8 日

羅利 – 工程研究人員開發了一種消除特別堅硬的血塊的新技術，使用工程奈米液滴和超音波「鑽」從內到外分解血塊。該技術尚未經過臨床測試。體外測試顯示出有希望的結果。

具體來說，這種新方法旨在治療回縮的血塊，這種血塊會在較長時間內形成並且特別緻密。這些血栓特別難以治療，因為它們比其他血栓的孔隙較少，使得溶解血栓的藥物很難滲透到血栓。

這項新技術有兩個關鍵組成部分：奈米液滴和超音波鑽。

奈米液滴由微小的脂質球組成，其中充滿液體全氟化碳（PFC）。具體來說，奈米液滴中充滿了低沸點PFC，這意味著少量的超音波能量就會導致液體轉化為氣體。當它們轉化為氣體時，PFC 迅速膨脹，蒸發奈米液滴並形成微小氣泡。

「我們將奈米液滴引入到凝塊部位，由於奈米液滴非常小，當它們暴露在超音波下時，它們能夠滲透並轉化為凝塊內的微泡，」該論文的第一作者Leela Goel 說道。戈埃爾是一名博士。北卡羅來納州立大學和北卡羅來納大學教堂山分校聯合生物醫學工程系的學生。

當微泡在凝塊內形成後，凝塊持續暴露於超音波會使微泡振盪。微泡的快速振動使它們像微型手提鑽一樣，破壞凝塊的物理結構，並幫助溶解凝塊。這種振動也會在凝塊中產生更大的孔，使血液中的抗凝血藥物能夠深入滲透到凝塊中並進一步分解。

該技術的實現是透過超音波鑽 – 這是一種超音波換能器，足夠小，可以透過導管引入血管。該鑽頭可以將超音波直接瞄準前方，這使得它極為精確。它還能夠將足夠的超音波能量引導到目標位置以激活奈米液滴，而不會對周圍的健康組織造成損害。該鑽頭配有一根管子，允許使用者在凝塊部位注射奈米液滴。

在體外測試中，研究人員比較了藥物治療的各種組合、使用微泡和超音波消除血栓，以及使用奈米液滴和超音波的新技術。

「我們發現使用奈米液滴、超音波和藥物治療是最有效的，可以將血塊的尺寸減小40%，正負9%，」北卡羅來納州機械與航空航天工程系院長F. Duncan 傑出教授姜曉寧說註明論文的作者和通訊作者。「單獨使用奈米液滴和超音波可將質量減少 30%，正負 8%。次佳的治療方法包括藥物治療、微泡和超音波治療，而這僅將血栓質量減少了 17%，正負 9%。所有這些測試均在相同的 30 分鐘治療時間內進行。

“這些早期測試結果非常有希望。”

「利用超音波破壞血栓的研究已經進行了多年，其中包括在歐洲對患者進行的幾項實質性研究，但取得的成功有限，」合著者、北卡羅來納大學生物醫學工程傑出教授Paul Dayton 和William R. Kenan Jr. 說。 “然而，低沸點奈米液滴的添加與超音波鑽的結合已經證明了這項技術的重大進步。”

「下一步將涉及動物模型的臨床前測試，這將幫助我們評估這種技術治療深部靜脈血栓的安全性和有效性，」密西根大學生物醫學工程教授、合著者Zhen Xu所說的紙張。

該論文“奈米液滴介導的導管定向回縮血塊的超音波溶栓，」在期刊上公開發表 微系統與奈米工程。論文由博士生吳懷玉和張博華共同撰寫。北卡羅來納州立大學的學生； Jinwook Kim，北卡羅來納大學和北卡羅來納州立大學生物醫學工程聯合系的博士後研究員。

這項工作是在美國國立衛生研究院 R01HL141967 資助下的支持下完成的。

蔣與他人共同創立的一家名為 SonoVasulous, Inc. 的新創公司已獲得北卡羅來納州的超音波「鑽孔」技術授權。 SonoVascular 和北卡羅來納州立大學希望與產業合作夥伴合作推進這項技術。由代頓共同發明的低沸點奈米液滴也已獲得美國專利。該技術已獲得由代頓共同創立的衍生公司 Triangle Biotechnology, Inc. 的許可。研究合著者 Dayton、Kim、Xu 和 Jiang 也提交了與奈米液滴介導的聲溶栓相關的專利申請。

(C) 北卡羅來納州立大學

原文來源： WRAL 技術線