Si la administración tradicional de medicamentos fuera un tipo de pintura, podría ser similar al paintball. Con buena puntería la mayor parte de la pintura termina en la diana, pero también gotea y salpica, llevando chorros de pintura a través del objetivo.

Si el medicamento debe ingresar al torrente sanguíneo y circular por todo el cuerpo para tratar enfermedades dondequiera que se encuentre, este sistema de entrega similar a una bola de pintura puede funcionar. Pero no funcionará para la administración de medicamentos dirigida y precisa.

Un enfoque de entrega más agudo se parecería más a "pintar por números, "una técnica que permitiría la entrega precisa de una cierta cantidad de medicamentos a un lugar exacto. Investigadores de la Escuela de Ingeniería James McKelvey y la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis están desarrollando las herramientas necesarias para tal sistema de administración de medicamentos , lo que ellos llaman pintura de dosis de cavitación.

Su investigación se publicó en línea esta semana en Informes científicos .

Usando ultrasonido enfocado con su agente de contraste, microburbujas, para administrar medicamentos a través de la barrera hematoencefálica (FUS-BBBD), el equipo de investigación, dirigido por Hong Chen, profesor asistente de ingeniería biomédica en la Escuela de Ingeniería McKelvey, y profesor asistente de oncología radioterápica en la Facultad de Medicina, pudo superar parte de la incertidumbre de la administración de medicamentos.

Este método aprovecha la expansión y contracción de las microburbujas cuando interactúan con el ultrasonido, esencialmente bombeando el fármaco administrado por vía intravenosa hacia donde apunta el ultrasonido.

Para determinar dónde y cuánto de los medicamentos se estaban entregando, los investigadores utilizaron nanopartículas etiquetadas con radiomarcadores para representar partículas de fármacos, luego utilizó imágenes de tomografía por emisión de positrones (PET) para rastrear su paradero y concentraciones. Luego podrían crear una imagen detallada, mostrando dónde se dirigían las nanopartículas y en qué concentraciones.

Hay un problema aunque.

"El problema es, Las imágenes de PET son caras y están asociadas con la exposición radiactiva, "Dijo Chen.

Entonces, el equipo recurrió a las imágenes de cavitación pasiva (PCI), una técnica de imágenes por ultrasonido que ha sido desarrollada por varios grupos para obtener imágenes de la distribución espacial de la cavitación de microburbujas, o la oscilación de microburbujas en el campo de ultrasonidos.

Para determinar si PCI también podría determinar con precisión la cantidad de medicamentos en un lugar determinado, correlacionaron una imagen de PCI con una imagen de PET (que sabían que puede cuantificar la concentración de agentes radiactivos).

"Descubrimos que existe una correlación píxel a píxel entre la imagen de ultrasonido y la imagen de PET, "Dijo Yaoheng Yang, el autor principal de este estudio y un doctorado de segundo año. estudiante del Departamento de Ingeniería Biomédica. La imagen PCI, por lo tanto, se puede utilizar para predecir a dónde va un medicamento y en qué cantidad. Por eso, ella llamó a la nueva técnica de pintura de dosis de cavitación.

Avanzando, Chen cree que este método podría cambiar drásticamente la forma en que se administran algunos medicamentos. El uso de pintura de dosis de cavitación junto con ultrasonido enfocado permitirá a los médicos administrar cantidades precisas de medicamentos en lugares específicos, por ejemplo, dirigiéndose a diferentes áreas de un tumor con exactitud.

"Creo que esta técnica de pintura de dosis de cavitación en combinación con la administración de fármacos cerebrales enfocada habilitada por ultrasonido abre nuevos horizontes en la administración de fármacos cerebrales modulada y dirigida espacialmente, "Dijo Chen.

Recientemente, ha recibido una subvención de 1,6 millones de dólares del Instituto Nacional de Bioingeniería e Imágenes Biomédicas de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) para trabajar en la combinación de la administración intranasal de fármacos y el ultrasonido focalizado (FUSIN) con esta investigación.

El equipo de investigación de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington incluyó a Xiaohui Zhang, asociado de investigación postdoctoral en radiología; Richard Laforest, profesor asociado de radiología; Yongjian Liu, profesor asociado de radiología; y Jeffrey F. Williamson, profesor de oncología radioterápica. De McKelvey Engineering:Haoheng Yang; y Dezhuang Ye.