شبیه‌سازی سد خونی روی تراشه، گامی به سوی درمان بیماری‌های مغز

پژوهشگران با استفاده از رویکردی غیرمستقیم در دارورسانی هدفمند، از امواج فراصوت و حباب‌ها برای نسل بعدی درمان‌های مغزی استفاده خواهند‌کرد.
مغز انسان در داخل محفظه ای استخوانی با سیستم ایمنی متشکل از رگ‌ها به حیات خود ادامه می‌دهد. این رگ‌ها از مغز و سیستم عصبی مرکزی در برابر مواد شیمیایی مضر جاری در خون، محافظت می‌کنند. با این حال، این سیستم حفاظتی، که سد خونی‌مغزی (BBB) نام دارد، از رهایش داروهای مؤثر به مغز برای بیماران مبتلا به سرطان مغزی و بیماری‌هایی مانند آلزایمر، جلوگیری می‌کند. این سیستم کاملاً محافظت شده مغز، مدت‌ها است که موجب ناامیدی پزشکانی شده‌اند که مایل به درمان بیماران بدون جراحی مغز هستند.
با پیشرفت‌های اخیر، سد خونی مغزی اکنون می‌تواند به صورت ایمن، غیر انسدادی و در حالتی هدفمند با استفاده از فراصوت باز شود.
از دهه 1950 پژوهشگران در تلاش بوده‌اند که سد خونی‌مغزی را با استفاده از فراصوت بشکنند. راه حل دستیابی به موفقیت در گشایش ایمن این سد، استفاده از حباب‌های کوچک بود که با زمینه فراصوت موسوم به «عوامل حفره‌ای» تعامل دارد. در حال حاضر چندین پژوهشگر انگلیسی و هلندی برای بررسی ارتباط بین مسیر بازگشایی سد خونی‌مغزی، زمان لازم برای بهبودی آن و صداهای منتشرشده در طی زمان با بودن این سد، یک بنیان آزمایشگاهی نویدبخش تولید کرده‌اند. این سیستم را به عنوان سد خونی‌مغزی بر روی تراشه در نظر بگیرید.
مزیت اصلی این سیستم استفاده از سه روش شامل نور، صدا و میدان های الکتریکی برای نظارت همزمان بر انتشار آکوستیک، اختلال و بهبود سد خونی مغزی و همچنین پاسخ زیستی سد خونی مغزی به صورت بلادرنگ است. این درمان می‌تواند از طریق «گوش دادن» به عوامل حباب‌زایی که در تعامل با زمینه فراصوت هستند مورد نظارت قرار گیرد. انتشارهای آکوستیک، اطلاعاتی مربوط به انرژی حباب‌زایی در داخل رگ‌های خونی فراهم می‌کند و در حال حاضر برای تطبیق پارامترهای فراصوت به صورت برخط جهت کاهش احتمال صدمه به سلول‌های سالم در طول درمان به کار می‌رود.
محققان در این روش از نشان‌های فلورسنت برای نظارت بلادرنگ بر هر تغییری در سلول‌ها در طول زمان درمان یا برای بررسی اثرات شیمیایی و مکانیکی عوامل حباب‌زایی در زمان قرارگیری در معرض فراصوت، استفاده می‌کنند. آنها در تلاش هستند با تجزیه و تحلیل منابع چندگانه داده‌ها در طی زمان مواجهه با فراصوت و از طریق بهبود سد خونی مغزی، این درمان جدید و امیدوارکننده را بهتر درک کنند. آن‌ها در حال کار بر روی روشی غیرتهاجمی برای تشخیص و درمان متاستازهای مغز، قبل از کشنده بودن هستند. در این میان، سیستم های برون‌تن (in vitro) در توسعه این روش و روش‌های نسل جدید بعدی نقش مهمی ایفا خواهند کرد.