Новая эра ультразвука

До того, как Пьер Кюри встретил Марию Склодовскую, женился на ней и посвятил жизнь исследованиям радиоактивных элементов, он открыл интересное явление, получившее название пьезоэлектричество.

При определённом внешнем воздействии пьезоэлектрические кристаллы создают звуковую волну. Сигнал, как эхо, возвращается к источнику и после преобразования в электричество даёт изображение объектов, от которых он был отражён. Такие волны известны нам как ультразвук, и сейчас, более 100 лет спустя, эта технология находит новые пути применения.

В наши дни ультразвук помогает бороться с тремором, болезнью Альцгеймера и раковыми заболеваниями, сообщает Wired. С помощью ультразвуковых клизм и капсул лекарства вводятся напрямую в кровеносную систему. Это и многое другое стало возможным благодаря медицинской визуализации и… пузырькам.

Речь идёт о газовых микропузырьках, которые вводятся в организм в качестве контрастного вещества и помогают улучшить качество ультразвуковых изображений. Почти 20 лет назад были найдены новые способы применения микропузырьков. Например, преодоление гемато-энцефалического барьера – физиологической преграды между кровеносной и центральной нервной системой. Эта мембрана не позволяла лекарствам от эпилепсии, болезней Паркинсона и Альцгеймера проникать в мозг. Но если разместить микропузырьки на барьере и воздействовать на них ультразвуком, они начинают расширяться, и на определённом этапе создают проход в мембране для попадания лекарств в мозг.

Однако при этом есть опасность, что малейшее превышение давления в пузырьках может полностью разрушить гемато-энцефалический барьер. Чтобы избежать этого, учёные изобрели способ отслеживать состояние микропузырьков и открывать барьер без фатальных последствий.

Со временем стало очевидно, что эту технологию можно применять и для других органов. Так, известна проблема со способностью толстой кишки впитывать препараты для лечения болезни Крона, язвенного колита и других воспалительных заболеваний кишечника. Одним из решений были клизмы, которые больным приходилось сдерживать внутри часами. Ультразвук может сократить этот процесс до нескольких минут. На сегодня эксперименты успешно проводились на мышах и свиньях, а к концу года планируется подтвердить эффективность этого метода на человеке.

Теперь ведутся работы над тем, чтобы не вводить микропузырьки извне, а создавать их непосредственно в тех частях организма, которые нуждаются в лечении. Такие микропузырьки будут транспортировать нужные вещества в соседние ткани.

Особый интерес представляет возможность применения ультразвука для борьбы с раком. Биоинженеры работают над удалённым управлением Т-клетками, способными атаковать опухоли. До сих пор основная проблема с Т-клетками заключалась в том, что они причиняли вред не только раковым клеткам, но и здоровым тканям. Чтобы дать Т-клетке правильное направление, на её поверхности были размещены микропузырьки. Когда клетка оказывается в непосредственной близости от опухоли, микропузырьки под воздействием ультразвука начинают расширяться и сжиматься, открывая путь в клетку для ионов кальция. Кальций заставляет Т-клетку вырабатывать генетически закодированные рецепторы и направлять их в атаку на раковые клетки.

Радиация, от которой умерла Мария Склодовская-Кюри, впоследствии спасла множество больных раком. Теперь и открытие её мужа помогает в борьбе с самыми сложными болезнями современности.