החוקרים הראו כיצד האנרגיה אולטרסאונד יכול בקצרה "לפתוח דלת" בקרום החיצוני של תאים חיים מגן כדי לאפשר כניסה של תרופות מולקולות טיפוליות אחרות - ואיך התאים עצמם לאחר מכן ניתן לסגור את הדלת במהירות.
הבנת מנגנון זה יכול לקדם את השימוש אולטרסאונד לאספקת טיפולים גן, מיקוד כימותרפיה מתן תרופות מולקולה גדולה שלא יכול בקלות לעבור דרך קרום התא.
שימוש five שיטות מיקרוסקופיה שונות, החוקרים הראו כי קריסת אלים של בועות - אפקט הנגרם על ידי אולטרסאונד - יוצרת מספיק כוח כדי לפתוח חורים בקרום של תאים תלויה בתווך נוזלי. החורים, אשר נסגר על ידי התאים עניין של דקות, לאפשר כניסה של המולקולות הפעילות מבחינה רפואית גדולה כמו 50 ננומטר בקוטר - גדול יותר מאשר רוב חלבונים דומים בגודלם דנ"א המשמש ריפוי גנטי.
"החורים מבוצעים על ידי האינטראקציה מכני עם בועות קורסת", אמר מארק פראוסניץ, פרופסור בבית הספר להנדסה כימית Biomolecular בבית המכון הטכנולוגי של גאורגיה . "בועות להתנדנד בתחום אולטרסאונד וקריסה, גרימת גל הלם להשתחרר. תנועת נוזל הקשורים גל ההלם שנוצר פותח חורים בקרום התא, המאפשרים מולקולות מבחוץ להיכנס. התאים אז להגיב ליצירה של החורים ידי גיוס שלפוחית תאיים כדי לסתום את הפרצות בתוך דקות. "
בוצע על ידי מדענים באוניברסיטת ג'ורג'יה טק ו אוניברסיטת אמורי באטלנטה, המחקר דווח בכתב העת אולטראסאונד בתחומי הרפואה והביולוגיה (כרך 32, מס '6). העבודה נתמכה על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (NIH) ואת הקרן הלאומית למדע (NSF).
אולטראסאונד את אותו סוג של אנרגיה כבר בשימוש נרחב עבור הדמיה לאבחון. משלוח סמים מעסיקה רמות הספק גבוהות יותר תדרים שונים, ובועות יכול להיות הציג על מנת לשפר את האפקט.
משלוח התרופה אולטראסאונד יכול להיות אטרקטיבי במיוחד עבור ריפוי גנטי, אשר השתמשה בהצלחה וירוסים להכניס חומר גנטי אל תוך התאים - אבל עם תופעות לוואי. זה יכול לשמש גם עבור משלוח ממוקד יותר של סוכני כימותרפיה.
"אחד היתרונות הגדולים של אולטרסאונד היא שזה לא פולשנית", אמר פראוסניץ. "אתה יכול לתת תרופות כימותרפיות מקומית או בכל הגוף, ואז למקד את אולטרסאונד רק באזורים שבהם גידולים קיימים. זה יגביר את חדירות התא ספיגת התרופה רק התאים הממוקדים ולהימנע לפגוע בתאים בריאים במקום אחר."
חוקרים גילו רק לאחרונה את היישום של אולטרסאונד יכול לעזור להעביר תרופות לתוך התאים על ידי הגברת החדירות של קרום התא. זה היה שיערו, אבל לא הראו בוודאות, כי אולטרסאונד הגביר את חדירות ידי פתיחת חורים קרום התא.
פראוסניץ ומשתפי הפעולה רובין Schlicher, חריש Radhakrisha, טימותי Tolentino, ולדימיר Zarnitsyn של ג'ורג'יה טק ורוברט Apkarian (המנוח) של אוניברסיטת אמורי יצא לחקור את התופעה בפרוטרוט באמצעות שורה של סרטן הערמונית תאים. הם השתמשו סריקה במיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים של תאים קבוע שני סוגים של מיקרוסקופיה אופטית של תאים חיים כדי להעריך את ההשפעות אולטרסאונד ותגובות התא.
מעבר הוכחת כי חורים אולטרסאונד אגרוף קרום התא, החוקרים בדקו גם את המנגנון שבאמצעותו התאים לתקן את החורים. לאחר החשיפה אולטרסאונד, הם הוכנסו המדיום הסלולרי כימי לא נלקח בדרך כלל על ידי התאים. על ידי שינוי כימי כאשר הוצג, הם יכלו לקבוע כי רוב התאים כבר תוקנו הקרומים שלהם בתוך דקות.