Os Pesquisadores mostraram como a energia do ultra-som pode momentaneamente “abrir uma porta” nas membranas exteriores protectoras de pilhas vivas para permitir a entrada das drogas e de outras moléculas terapêuticas - e como as pilhas elas mesmas podem então rapidamente fechar a porta.
Compreender este mecanismo poderia avançar o uso do ultra-som para entregar terapias genéticas, visar a quimioterapia e administrar as drogas da grande-molécula que não podem prontamente se mover através das membranas de pilha.
Usando cinco técnicas diferentes da microscopia, os pesquisadores mostraram que o colapso violento das bolhas - um efeito causado pelo ultra-som - cria bastante força para abrir furos nas membranas das pilhas suspendidas em um media líquido. Os furos, que são fechados pelas pilhas numa questão de minutos, permitem a entrada das moléculas terapêuticas tão grandes quanto 50 nanômetros no diâmetro - maior do que a maioria de proteínas e similar em tamanho ao ADN usado para a terapia genética.
“Os furos são feitos pela interacção mecânica com as bolhas de desmoronamento,” disse Mark Prausnitz, um professor na Escola da Engenharia Química e Biomolecular no Instituto de Tecnologia de Geórgia. “As bolhas oscilam no campo e no colapso do ultra-som, fazendo com que uma onda de choque seja liberada. O movimento Fluido associado com a onda de choque resultante abre furos nas membranas de pilha, que permitem que as moléculas da parte externa entrem. As pilhas respondem então à criação dos furos pelas vesículas intracelulares de mobilização para remendar dentro de minutos os furos.”
Feito por cientistas na Tecnologia de Geórgia e na Universidade de Emory em Atlanta, a pesquisa foi relatada no Ultra-som do jornal na Medicina e na Biologia (Vol. 32, No. 6). O trabalho foi apoiado pelos Institutos de Saúde Nacionais (NIH) e pelo National Science Foundation (NSF).
O Ultra-som é o mesmo tipo de energia já amplamente utilizado para a imagem lactente diagnóstica. A entrega da Droga emprega níveis de potência mais alta e freqüências diferentes, e as bolhas podem ser introduzidas para aumentar o efeito.
A entrega da droga do Ultra-som poderia ser particularmente atractiva para a terapia genética, que usou com sucesso vírus para introduzir o material genético em pilhas - mas com efeitos secundários. Poderia igualmente ser usada para a entrega mais visada de agentes da quimioterapia.
“Um dos grandes benefícios do ultra-som é que é não invasor,” Prausnitz disse. “Você poderia dar uma droga quimioterapêutica localmente ou durante todo o corpo, a seguir centra-se o ultra-som somente sobre as áreas onde os tumores existem. Isso aumentaria a permeabilidade da pilha e a tomada da droga somente nas pilhas visadas e evitá-los-ia afetar pilhas saudáveis em outra parte.”
Os Pesquisadores têm encontrado somente recentemente que a aplicação do ultra-som pode ajudar a mover drogas em pilhas aumentando a permeabilidade das membranas de pilha. Tinha-se supor, mas tinha não definitiva, que o ultra-som aumentado a permeabilidade por furos de abertura nas membranas de pilha.
Prausnitz e os colaboradores Robyn Schlicher, Harish Radhakrisha, Timothy Tolentino, Vladimir Zarnitsyn da Tecnologia de Geórgia e Robert Apkarian (morrido agora) da Universidade de Emory expor para estudar o fenômeno que usa em detalhe uma linha de pilhas de cancro da próstata. Usaram a exploração e a microscopia de elétron de transmissão de pilhas fixas e de dois tipos de microscopia óptica de pilhas vivas para avaliar efeitos do ultra-som e respostas da pilha.
Além de demonstrar que os furos perfurados do ultra-som nas membranas de pilha, os pesquisadores igualmente estudaram o mecanismo por que as pilhas reparam os furos. Após a exposição do ultra-som, introduziram no media da pilha um produto químico pegado não normalmente pelas pilhas. Variando quando o produto químico foi introduzido, podiam determinar que a maioria das pilhas tinham reparado suas membranas dentro de minutos.