Forscher der ETH Zürich, der Universität Zürich und des Universitätsspitals Zürich haben erfolgreich mikrofahrzeuge durch die Blutgefäße im Gehirn eines Tieres mithilfe von Ultraschall gesteuert. Die mikrofahrzeuge in der Studie waren mit Gas gefüllte Mikrobläschen, die mit Lipiden beschichtet waren und biologischen Zellmembranen ähnelten. Diese Bläschen, die einen Durchmesser von 1,5 Mikrometern haben, können sich im Körper auflösen, sobald ihre Aufgabe erfüllt ist. Im Gegensatz zu magnetischen Feldern ist Ultraschall sicher und dringt tief in den Körper ein, was ihn zu einer bevorzugten Navigationstechnologie macht, um Mikrobläschen durch enge Kapillaren zu lenken. Die Forscher befestigten kleine Wandler an den Schädeln der Mäuse, um ultraschallische Vibrationen zu erzeugen, die es ihnen ermöglichten, die Mikrobläschen gegen die Richtung des Blutflusses zu halten und zu lenken. In Zukunft planen die Forscher, Wirkstoffmoleküle an die Mikroblasengehäuse anzubringen, um die Methode für den Einsatz am Menschen zu optimieren und damit potenziell die Behandlung von Hirnerkrankungen wie Tumoren, Blutungen und psychischen Erkrankungen zu revolutionieren.

Einführung

Dieser Artikel diskutiert einen Durchbruch in der medizinischen Forschung, bei dem es Forschern der ETH Zürich, der Universität Zürich und dem Universitätsspital Zürich gelungen ist, mikrofahrzeuge mithilfe von Ultraschall durch die Blutgefäße im Gehirn eines Tieres zu steuern. Die in der Studie verwendeten Mikrofahrzeuge waren gasgefüllte Mikrobläschen, die mit Lipiden beschichtet sind und biologischen Zellmembranen ähneln. Diese Technologie hat das Potenzial, die Behandlung von Hirntumoren, Blutungen und psychischen Erkrankungen zu revolutionieren.

Hintergrund

Mikrofahrzeuge sind kleine Geräte, die in der medizinischen Anwendung vielfältige Zwecke erfüllen. Die Steuerung dieser Geräte durch die Blutgefäße im Gehirn ist aufgrund ihrer geringen Größe und der Komplexität des Gefäßnetzwerks eine Herausforderung. Frühere Techniken, die magnetische Felder verwendeten, hatten Sicherheitsbedenken und waren in ihrer Fähigkeit, tief in den Körper vorzudringen, begrenzt. Ultraschall hingegen ist sicher und dringt tief in den Körper ein, was es ideal für die Steuerung von Mikrofahrzeugen durch enge Kapillaren macht.

Methodik

Bei dieser Studie verwendeten die Forscher gasgefüllte Mikrobläschen, die mit Lipiden beschichtet waren, als Mikrofahrzeuge. Diese Bläschen mit einem Durchmesser von 1,5 Mikrometern können sich im Körper auflösen, sobald ihre Aufgabe erfüllt ist und mögliche Langzeitauswirkungen minimieren. Die Forscher befestigten kleine Wandler an der Außenseite des Schädels der Mäuse, um Ultraschallschwingungen zu erzeugen. Diese Schwingungen ermöglichten es ihnen, die Mikrobläschen entgegen der Blutflussrichtung in den Blutgefäßen des Gehirns festzuhalten und zu steuern.

Ergebnisse

Die Studie zeigte erfolgreich die Fähigkeit, Mikrofahrzeuge mithilfe von Ultraschall durch die komplexen Blutgefäße im Gehirn zu steuern. Die Forscher konnten die Mikrobläschen entgegen der Blutflussrichtung navigieren, was neue Möglichkeiten für die gezielte Arzneimittelabgabe und die Behandlung von Hirnerkrankungen eröffnet.

Anwendungen in der Humanmedizin

Der Einsatz von ultraschallgesteuerten Mikrofahrzeugen in der Humanmedizin hat ein enormes Potenzial. Die Forscher glauben, dass durch das Anbringen von Wirkstoffmolekülen an die Mikroblasenhüllen die Methode für den Einsatz beim Menschen verbessert werden kann. Dadurch wäre es möglich, Medikamente präzise und gezielt in bestimmte Regionen des Gehirns zu liefern und so die Wirksamkeit von Behandlungen bei Erkrankungen wie Tumoren, Blutungen und psychischen Störungen zu verbessern.

Potentielle Auswirkungen

Die Fähigkeit, Mikrofahrzeuge mithilfe von Ultraschall durch die Blutgefäße im Gehirn zu navigieren, hat das Potenzial, die medizinische Behandlung zu revolutionieren. Durch die direkte Verabreichung von Medikamenten an betroffene Bereiche im Gehirn kann diese Technologie die Wirksamkeit von Behandlungen für verschiedene Erkrankungen erheblich verbessern. Darüber hinaus ist die nicht-invasive Natur von Ultraschall eine sicherere Alternative zu anderen Navigationstechniken und verringert das Risiko von Komplikationen für Patienten.

Schlussfolgerung

Die erfolgreiche Verwendung von Ultraschall zur Steuerung von Mikrofahrzeugen durch die Blutgefäße im Gehirn ist ein großer Durchbruch in der medizinischen Forschung. Diese Technologie eröffnet neue Möglichkeiten für die gezielte Arzneimittelabgabe und die Behandlung von Hirnerkrankungen beim Menschen. Mit weiterer Entwicklung und Verfeinerung haben ultraschallgesteuerte Mikrofahrzeuge das Potenzial, die medizinische Behandlung zu revolutionieren und die Behandlungsergebnisse für Patienten mit Hirntumoren, Blutungen und psychischen Erkrankungen zu verbessern.

Quelle

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