فراخوانی با عنوان طراحی و پیاده‌سازی سیستم فراصوت متمرکز برای ارسال نانوحباب‌های دارو به نقاط مشخص در مغز بیماران پارکینسونی: پایش با استفاده از MRI و تصویربرداری فلورسانس، منتشر شد. علاقه مندان برای ارسال طرح تا ۵ آبان ماه فرصت دارند.
طراحی و پیاده‌سازی سیستم فراصوت متمرکز برای ارسال نانوحباب‌های دارو به نقاط مشخص در مغز بیماران پارکینسونی
ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد امواج فراصوت متمرکز، امکان تصویربرداری، دارورسانی هدفمند و باز شدن سد خونی مغزی به‌صورت موقت و برگشت‌پذیر را فراهم می‌آورد که منجر به تسهیل نفوذ دارو از سد خونی مغزی و ورود به داخل بافت مغز می‌شود. در دهه‌های اخیر، پیشرفت چشمگیری در توسعه نانوحبابها به‌عنوان ناقلین دارورسانی حساس به امواج صوتی و هدفمند به‌منظور کاربردهای تشخیصی و درمانی طیف گسترده‌ای از بیماری‌ها صورت‌گرفته است. نانوحبابها، حباب‌هایی کوچک با قطر بین ۵۰ تا ۲۰۰ نانومتر هستند که شامل یک هسته گازی است که توسط یک غشا متشکل از پروتئین، لیپید یا پلیمر تثبیت می‌شود. استراتژی‌های بارگذاری دارو در داخل یا بر روی غشا نانوحبابها به روش‌های مختلفی انجام می‌شود.
اصلی‌ترین ویژگی نانوحبابها به‌عنوان ناقلین دارو، نوسان و ارتعاش آن‌ها هنگام قرارگرفتن در معرض امواج فراصوت است. این ذرات به تغییرات فشار حساس هستند. در حین انتشار امواج فراصوت متمرکز، نیرویی ایجاد می‌شود که باعث انبساط و انقباض و یا فروپاشی نانوحبابها شده و این پدیده به‌عنوان حفره‌زایی شناخته می‌شود. در پدیده حفره‌زایی هنگا‌می‌که این ذرات در معرض امواج فراصوت قرار می‌گیرند، حباب‌های ریزی درون غشا آن‌ها تولید می‌شوند و کم‌کم به تعداد آن‌ها افزوده می‌شود تا جایی که حامل، تحمل افزایش بیشتر فشار داخلی را ندارد و داروها آزاد می‌شوند. به این ترتیب دارو در محل مورد هدف (ناحیه آسیب‌دیده) در دسترس ویژه قرار می‌گیرد.
به‌کارگیری امواج فراصوت متمرکز همراه با تزریق نانوحبابها یک روش غیرتهاجمی و بسیار مؤثر به‌خصوص برای بیماری‌های پیچیده مغزی است. در فناوری امواج فراصوت متمرکز، امواج صوتی از طریق آب یا بافت منتشر شده و در یک منطقه کانونی همگرا می‌شوند. در حالی که بافت اطراف نقطه کانونی بی‌تأثیر می‌ماند. عبور پرتوهای منفرد از بافت، اثری ندارد. اما، در نقطه کانونی، همگرایی پرتوهای متعدد فراصوت متمرکز، اثرات بیولوژیکی بسیاری ایجاد می‌کنند که امکان درمان انواع اختلالات و بیماری‌ها را فراهم می‌کند. زمانی که امواج فراصوت متمرکز با فشار یک مگاپاسکال در مغز منتشر می‌شود، اتصالات محکم در سلول‌های دیواره عروق خونی در حضور نانوحباب‌های از پیش تزریق شده، تغییریافته و باز شدن سد خونی مغزی به‌صورت موقت و برگشت‌پذیر را فراهم می‌آورد؛ بنابراین دارورسانی به مغز با استفاده از امواج فراصوت متمرکز و طراحی دقیق نانوحبابها و انتخاب شرایط آکوستیک مناسب امکان‌پذیر است و بسیاری از مولکول‌هایی که امکان نفوذ به سد خونی مغزی را نداشته‌اند، به مغز وارد می‌شوند.
در این روش نانوحبابها مؤلفه اصلی در تحویل داروهای بزرگ به مغز هستند که بدون حضور آن‌ها در عروق، دارورسانی رخ نمی‌‌دهد. اثر پارامتر‌های امواج فراصوت بر نفوذپذیری عروق به طور خطی به غلظت نانوحباب بستگی دارد. عملکرد بهینه و نتایج بهتر با توزیع نانوحبابها با اندازه کوچک‌تر قابل‌انتظار است.
با توجه به این که نانوحبابها مجوز سازمان غذا و دارو آمریکا (FDA) برای استفاده بالینی را دارند؛ نتایج به‌دست‌آمده از این بررسی می‌تواند منجر به افزایش کارایی حامل‌های انتقال دارو در بیماری‌های تحلیل‌برنده عصبی و ارائه راهکارهای جدید درمانی گردد؛ بنابراین توسعه این سیستم در کشور امری ضروری است.
مسئله اصلی تحقیق
ساخت دستگاه فراصوت متمرکز یک فرایند پیچیده و شامل مراحل زیر است:
- طراحی و مهندسی: این مرحله شامل طراحی سخت‌افزار، نرم‌افزار و رابط کاربری است. همچنین، در این مرحله مشخص می‌شود که دستگاه برای چه هدفی (به عنوان مثال دارورسانی یا درمان التهابات) طراحی شود.
۲ . تهیه تجهیزات و قطعات: برای ساخت دستگاه فراصوت متمرکز، تجهیزات و قطعات مختلفی نیاز است که شامل سنسورها، ترنسدیوسرها، قطعات الکترونیکی، قطعات مکانیکی و سیستم‌های خنک‌کننده است. این تجهیزات باید با کیفیت بالا و مطابق با استانداردها تهیه شوند.
- تولید و مونتاژ: پس از تهیه تجهیزات و قطعات، فرایند تولید و مونتاژ آغاز می‌شود. که شامل اتصال قطعات، نصب سنسورها و ترنسدیوسرها، نصب قطعات الکترونیکی و مکانیکی و تست کیفیت می‌باشد.
- آزمایش و ارزیابی: پس از مونتاژ، دستگاه باید آزمایش شود تا عملکرد و کارایی آن بررسی شود. این مرحله شامل انجام آزمایش‌های الکتریکی، مکانیکی و عملکردی است. همچنین، دستگاه باید برای استانداردهای تجهیزات پزشکی تست شود.
- تنظیم و کالیبراسیون: پس از ارزیابی، دستگاه باید تنظیم و کالیبره شود تا به درستی عمل کند. این تنظیمات شامل تنظیم فرکانس و قدرت امواج فراصوت، تنظیم پارامترها، کالیبره کردن سنسورها و ترنسدیوسرها است.
- راه‌اندازی و آموزش: پس از تنظیم و کالیبره کردن، دستگاه برای استفاده آماده می‌شود. تیم فنی مسئول راه‌اندازی دستگاه هستند و آموزش لازم را برای کاربران ارائه می‌دهند.
- سنتز نانوحباب : طراحی سیستم بسته دارای استانداردهای شرایط تولید خوب(GMP) برای سنتز نانوحباب ضرورت دارد.
دستگاه فراصوت متمرکز نیازمند تجهیزات پیشرفته و آنالیزهای مختلف برای تضمین عملکرد صحیح و کارایی بالا است. همچنین، پیروی از استانداردها و مقررات صنعت پزشکی برای اطمینان از ایمنی و کیفیت دستگاه بسیار مهم است.
خروجی‌های مورد انتظار تحقیق
طراحی و ساخت پروب فراصوت متمرکز برای کارآزمایی بالینی (پریمات) و تشکیل نقطه کانونی در بافت
طراحی موج پالسی برای کاهش اثرات ناپایداری فشار
دست‌یابی به اثرات مطلوب درمانی در درمان‌های مبتنی بر مغز (افزایش اثربخشی دارو به میزان ۳۰ درصد، همزمان با کاهش میزان مصرف دارو به یک‌سوم)
