Dispositivo impreso en 3D de bajo costo puede ampliar el uso de ultrasonido enfocado
El transductor FUS, creado internamente usando una impresora 3D, cuesta alrededor de $ 80 para fabricar. Se puede integrar con un marco estereotáctico disponible comercialmente para apuntar con precisión al cerebro de un ratón. Crédito: Chen lab
Los investigadores y los médicos han estado trabajando para usar ultrasonido enfocado combinado con microburbujas para abrir la barrera hematoencefálica (BBB) tanto para uso de diagnóstico no invasivo como para administrar tratamientos al cerebro para tumores y enfermedades neurodegenerativas. Sin embargo, los pocos dispositivos existentes para la investigación preclínica son caros, voluminosos y carecen de la precisión necesaria para la investigación con animales pequeños.
Hong Chen, profesora asociada de ingeniería biomédica en la Escuela de Ingeniería McKelvey y de oncología radioterápica en la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis, y su equipo han desarrollado un programa de bajo costo, fácil de usar y dispositivo de ultrasonido enfocado de alta precisión (FUS) que se puede utilizar en modelos de animales pequeños en la investigación preclínica. El transductor FUS, creado internamente con una impresora 3D, cuesta alrededor de $ 80 para fabricar. Se puede integrar con un marco estereotáctico disponible comercialmente para apuntar con precisión al cerebro de un ratón. Los resultados del trabajo se publicaron en línea en IEEE Transactions on Biomedical Engineering el 15 de febrero.
El dispositivo tuvo varios beneficios, dijo Chen, entre ellos lograr una precisión de orientación submilimétrica y tener un resultado ajustable en la administración de fármacos. Además, el uso de transductores FUS de mayor frecuencia disminuyó el volumen de apertura de la BBB y mejoró la precisión de la apertura de FUS-BBB para dirigirse a estructuras individuales en el cerebro del ratón.
«Demostramos que bajo el mismo nivel de presión, un mayor El transductor FUS de baja frecuencia logró un pequeño volumen de suministro de fármaco, lo que mejoró la precisión espacial de la apertura de la BBB en comparación con lo que se logró con los transductores de menor frecuencia», dijo Chen.
Para crear el transductor, el equipo solo necesitaba para conectar cables a los electrodos en los elementos. El resto de las piezas se hicieron en una impresora 3D. Con el uso de un marco estereotáctico, su equipo pudo apuntar a la ubicación exacta que querían en el cerebro, lo que eliminó una de las barreras para un uso más generalizado de la técnica FUS. El equipo de Chen ha hecho que el diseño esté disponible en Github.
«Esperamos que este dispositivo pueda ser fabricado por grupos de investigación sin experiencia en ultrasonido y utilizado en diversas aplicaciones en investigación preclínica con una capacitación mínima necesaria», dijo Chen.
El equipo usó resonancia magnética mejorada con contraste para medir el volumen de apertura de la BHE a diferentes presiones acústicas y evaluó el resultado de la administración del fármaco utilizando un fármaco modelo. Se demostró que el dispositivo es muy seguro, se encontró una microhemorragia en dos ratones a las presiones acústicas más altas probadas y no se encontró daño tisular en otros grupos.
El ultrasonido enfocado usa energía ultrasónica para apuntar a tumores o tejido en el cerebro. Una vez localizados, los investigadores inyectan microburbujas en la sangre que viajan al tejido objetivo y luego revientan, causando pequeños desgarros en la barrera hematoencefálica. Las rupturas permiten que se administren medicamentos o que los biomarcadores de un tumor atraviesen la barrera hematoencefálica y se liberen en la sangre. Chen y su laboratorio han estado perfeccionando la técnica en modelos preclínicos durante los últimos años.
Chen dijo que espera que este dispositivo pueda reducir las barreras para la adopción de la técnica FUS por parte de la amplia comunidad de investigadores.
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El campo magnético de la resonancia magnética afecta la tecnología de ultrasonido focalizado Más información: Zhongtao Hu et al, Un dispositivo de ultrasonido focalizado asequible y fácil de usar para la administración no invasiva y de alta precisión de fármacos a el cerebro del ratón, IEEE Transactions on Biomedical Engineering (2022). DOI: 10.1109/TBME.2022.3150781 Información de la revista: IEEE Transactions on Biomedical Engineering
Proporcionado por la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis Cita: Bajo costo, El dispositivo impreso en 3D puede ampliar el uso de ultrasonido enfocado (22 de febrero de 2022) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-02-low-cost-3d-printed-device-broaden-focused.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.