Un appareil imprimé en 3D à faible coût pourrait élargir l’utilisation des ultrasons focalisés


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  • Les chercheurs et les cliniciens ont travaillé pour utiliser des ultrasons focalisés combinés à des microbulles pour ouvrir la barrière hémato-encéphalique (BBB) ​​à la fois pour un usage diagnostique non invasif et pour administrer des traitements au cerveau pour les tumeurs et les maladies neurodégénératives. Cependant, les quelques dispositifs existants pour la recherche préclinique sont coûteux, encombrants et manquent de la précision nécessaire à la recherche sur les petits animaux.

    Hong Chen, professeur agrégé de génie biomédical à la McKelvey School of Engineering et de radio-oncologie à la School of Medicine de l’Université de Washington à St. Louis, et son équipe ont mis au point un outil ciblé peu coûteux, facile à utiliser et très précis. appareil à ultrasons (FUS) pouvant être utilisé sur des modèles de petits animaux en recherche préclinique.

    Le transducteur FUS, créé en interne à l’aide d’une imprimante 3D, coûte environ 80 $ à fabriquer. Il peut être intégré à un cadre stéréotaxique disponible dans le commerce pour cibler précisément un cerveau de souris. Les résultats des travaux ont été publiés en ligne dans Transactions IEEE sur le génie biomédical 15 février

    L’appareil présentait plusieurs avantages, a déclaré Chen, notamment l’obtention d’une précision de ciblage inférieure au millimètre et l’obtention d’un résultat d’administration de médicament réglable. De plus, l’utilisation de transducteurs FUS à fréquence plus élevée a diminué le volume d’ouverture de la BBB et amélioré la précision de l’ouverture de la FUS-BBB dans le ciblage des structures individuelles dans le cerveau de la souris.

    « Nous avons montré que sous le même niveau de pression, un transducteur FUS à plus haute fréquence atteignait un petit volume d’administration de médicament, améliorant la précision spatiale de l’ouverture de la BHE par rapport à ce qui a été obtenu avec des transducteurs à basse fréquence », a déclaré Chen.

    Pour créer le transducteur, l’équipe n’a eu qu’à connecter des fils aux électrodes des éléments. Le reste des pièces a été réalisé sur une imprimante 3D. Grâce à l’utilisation d’un cadre stéréotaxique, son équipe a pu cibler l’emplacement exact souhaité dans le cerveau, ce qui a éliminé l’un des obstacles à une utilisation plus répandue de la technique FUS. L’équipe de Chen a rendu le design disponible sur Github.

    « Nous nous attendons à ce que cet appareil puisse être fabriqué par des groupes de recherche sans expérience en échographie et utilisé dans diverses applications de recherche préclinique avec une formation minimale nécessaire », a déclaré Chen.

    L’équipe a utilisé l’IRM à contraste amélioré pour mesurer le volume d’ouverture de la BHE à différentes pressions acoustiques et a évalué le résultat de l’administration du médicament à l’aide d’un médicament modèle. L’appareil s’est avéré très sûr, avec une microhémorragie trouvée chez deux souris aux pressions acoustiques testées les plus élevées et aucun dommage tissulaire trouvé dans d’autres groupes.

    Les ultrasons focalisés utilisent l’énergie ultrasonore pour cibler les tumeurs ou les tissus du cerveau. Une fois localisés, les chercheurs injectent des microbulles dans le sang qui se déplacent vers le tissu ciblé puis éclatent, provoquant de petites déchirures de la barrière hémato-encéphalique. Les ruptures permettent aux médicaments d’être délivrés ou aux biomarqueurs d’une tumeur de traverser la barrière hémato-encéphalique et de se libérer dans le sang. Chen et son laboratoire perfectionnent la technique dans des modèles précliniques depuis plusieurs années.

    Chen a dit qu’elle espère que cet appareil pourra réduire les obstacles à l’adoption de la technique FUS par l’ensemble de la communauté de recherche.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Université de Washington à Saint-Louis. Original écrit par Beth Miller. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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