超声波“钻头”和纳米液滴证明对解决顽固的血凝块有效

由NC State，UNC和密歇根州的研究人员开发的一项新技术是使用超声波“钻头”使硬化的血凝块内和周围的纳米液滴破裂。随着纳米液滴破裂成微气泡，超声波使微气泡振荡，从而破坏了血凝块的物理结构。

工程研究人员开发了一种新技术，用于消除特别坚硬的血凝块，它使用工程化的纳米液滴和超声波“钻头”从内而外分解血凝块。该技术尚未经过临床测试。体外测试显示出令人鼓舞的结果。

具体而言，新方法旨在治疗缩回的血凝块，这些凝结的血凝块会在较长的时间段内形成并且特别密集。这些凝块特别难以治疗，因为它们比其他凝块的孔少，从而使溶解血块的药物难以渗透到凝块中。

新技术有两个关键组成部分：纳米液滴和超声钻。

纳米液滴由充满液体全氟化碳（PFC）的微小脂质球组成。具体而言，纳米液滴充满了低沸点PFC，这意味着少量的超声能量将导致液体转化为气体。当PFC转换为气体时，它们会迅速膨胀，从而蒸发纳米液滴并形成微小的气泡。

“我们将纳米液滴引入血凝块的位置，由于纳米液滴非常小，当暴露于超声中时它们能够穿透并转化为血块中的微气泡，”第一篇论文的作者李拉·戈尔（Leela Goel）说。工作。Goel是一名博士学位。北卡罗莱纳州立大学和北卡罗莱纳大学教堂山分校联合生物医学工程系的学生。

在凝块内形成微泡之后，凝块持续暴露于超声中会振荡微泡。微气泡的快速振动使它们的行为像微型风炮，破坏了血块的物理结构，并有助于溶解血块。这种振动还会在血块块中产生更大的孔，使血源性抗凝结药物深入血块并进一步分解。

超声钻使该技术成为可能。超声钻是一种超声换能器，其尺寸很小，可以通过导管引入到血管中。钻头可以将超声波直接对准前方，因此非常精确。它还能够将足够的超声能量引导至目标位置以激活纳米液滴，而不会损坏周围的健康组织。该钻头装有一个管，允许用户在凝块部位注入纳米液滴。

在体外测试中，研究人员比较了药物治疗的各种组合，使用微泡和超声消除血凝块以及使用纳米液滴和超声的新技术。

“我们发现使用纳米液滴，超声波和药物治疗是最有效的方法，可将血凝块的大小减少40％，正负9％，” Duncan院长，机械与航空航天工程杰出教授姜晓宁说。在NCState和该论文的通讯作者。“仅使用纳米液滴和超声波，可将质量减少30％，正负8％。次佳的治疗方法是药物治疗，微泡和超声波-凝结块质量仅减少17％，正负9％。所有这些测试都是在相同的30分钟治疗时间段内进行的。

“这些早期测试结果很有希望。”

共同作者保罗·代顿（Paul Dayton），威廉·R·凯南（William R. Kenan Jr.）UNC生物医学工程杰出教授和NCState。“但是，将低沸点纳米液滴与超声钻结合使用，已经证明了这项技术的实质性进步。”

密歇根大学生物医学工程学教授，合著者之一甄旭说：“下一步将包括在动物模型中进行临床前测试，这将有助于我们评估该技术对治疗深部静脉血栓形成的安全性和有效性。”的纸。

论文“纳米滴介导的导管引导的血栓溶解性血栓溶解”在《微系统与纳米工程》杂志上公开发表。该论文由吴怀宇和张伯华合着。 NCState的学生； UNC和NCState生物医学工程联合部门的博士后研究员Jinwook Kim。

这项工作是在美国国立卫生研究院的支持下完成的，研究经费为R01HL141967。

参考：Leela Goel，吴怀宇，张博华，金振国，Paul A.Dayton，徐震和姜晓宁，“纳米液滴介导的导管引导的声凝法治疗缩回的血凝块”，2021年1月6日，微系统与纳米工程。DOI：
10.1038 / s41378-020-00228-9

由Jiang共同创立的一家名为SonoVascular，Inc.的初创公司已获得NCState的超声“钻探”技术许可。SonoVascular和NCState希望与行业合作伙伴合作以推动该技术的发展。由Dayton共同发明的低沸点纳米液滴也已获得美国专利。该技术已由Dayton共同创立的衍生公司Triangle Biotechnology，Inc.许可。研究合著者Dayton，Kim，Xu和Jiang也已经提交了与纳米液滴介导的声溶栓治疗有关的专利申请。