Обнаружение и слышание сердечных приступов до того, как они нанесут удар

Если бы сердечные приступы прозвучали предупреждающим сигналом, у пациентов было бы больше шансов их избежать. Это идея нового метода визуализации, разработанного командой исследователей под руководством Спарты.

«Мы направляем свет в артерию, куда мы доставили определенные типы частиц, которые могут поглощать этот свет», – сказал Брайан Смит, доцент инженерного колледжа Мичиганского государственного университета. “В результате высвобождения этой энергии они могут буквально кричать нам в ответ способами, которые мы можем обнаружить и использовать для создания трехмерных изображений.”

Чтобы быть ясным, звуковой сигнал не слышен человеческим ушам, но он легко улавливается датчиком ультразвука. Благодаря Смиту и его коллегам этот метод теперь можно использовать для прямого изображения атеросклеротических бляшек – медицинского термина для обозначения жировых скоплений, которые накапливаются в артериях, что может привести к инсультам и сердечным приступам.

Исследователи продемонстрировали новую технику на мышах, что стало первым шагом на пути к продвижению технологии для использования на людях. Команда опубликовала свои результаты в статье, которая теперь доступна в Интернете в журнале Advanced Functional Materials. Журнал также представит работу в качестве внутренней статьи в сентябрьском номере.

«Сила нашей новой техники в ее селективности», – сказал Смит, директор Лаборатории трансляционной наноиммуноинжиниринга, расположенной в Институте количественной науки и инженерии в области здравоохранения МГУ.

«Конечно, существуют и другие методы изображения бляшек, но эту стратегию отличает то, что она клеточная», – сказал Смит. «Мы специально изучаем клетки, называемые макрофагами и моноцитами, которые в первую очередь ответственны за то, чтобы сделать бляшку уязвимой.”

Хотя трудно доказать, является ли конкретная бляшка причиной инсульта или сердечного приступа у пациента, преобладает идея, что уязвимые бляшки являются наиболее опасными, сказал Смит. Это воспалительные бляшки, которые могут разорваться и, как следствие, заблокировать кровеносные сосуды.

Помимо жировых отложений, уязвимые бляшки также содержат множество иммунных клеток, в том числе множество макрофагов и моноцитов. Смит и его коллега разработали наночастицы – крошечные трубочки, состоящие из атомов углерода, – которые естественным образом специально ищут эти клетки.

Вводя частицы мышам, исследователи отправляют пробирки на поиск специфических иммунных клеток, которые собираются в бляшках. Затем исследователи могут направить лазерный свет на артерии. Если присутствует налет, частицы будут поглощать свет и излучать звуковые волны. Затем исследователи используют этот акустический сигнал для обнаружения и визуализации бляшки.

«Если вы посмотрите на нормальный кровеносный сосуд по сравнению с сосудом с бляшкой, то в сосуде с бляшкой намного больше макрофагов и моноцитов», – сказал Смит. “И наш метод действительно изучает моноциты и макрофаги. Практически никакой другой тип клеток не поглощает наночастицы.”

По словам Смита, идея объединения света и звука, известная как фотоакустический эффект, возникла у Александра Грэхема Белла в конце 1800-х годов. Тем не менее, чтобы перейти от этой идеи к медицинской диагностике, потребовалось развитие важнейших технологий, таких как лазеры и ультразвук. В настоящее время этот метод достигает совершеннолетия, поскольку Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов одобрило фотоакустический аппарат визуализации для обнаружения рака груди в начале этого года.

В будущем врачи смогут визуализировать артериальные бляшки точным и неинвазивным способом с помощью инноваций Смита и его команды с наночастицами. К Смиту в проекте присоединились исследователи из Стэнфордского университетов и университетов Эмори.

«Такой захватывающий прогресс в наномедицине стал возможен только благодаря нашей многопрофильной группе экспертов», – сказал Эливер Гон, соавтор проекта и доцент Медицинской школы Университета Эмори и его Центра иммунологии человека.

«В настоящее время нет эффективного способа точно определить местонахождение и лечить уязвимые бляшки до того, как они приведут к сердечному приступу или инсульту», – сказал Гон. “Мы надеемся, что наши исследования помогут изменить это.”

С точки зрения лечения лаборатория Смита также уже показала, что может упаковывать их наночастицы лекарством, используемым для борьбы с бляшками. Двигаясь вперед, команда изучит использование этих частиц, чтобы помочь с визуализацией и доставкой терапевтического.

“Итак, вы можете спросить, можете ли вы объединить эти идеи, разработать комбинацию терапии и диагностики?? Я думаю, что ответ абсолютно положительный, – сказал Смит. “В этой сфере есть большой потенциал. Это в стадии разработки.”

Самые занимательные новости