Los investigadores de ingeniería han desarrollado una nueva técnica para eliminar los coágulos de sangre particularmente resistentes, utilizando nanogotas de ingeniería y un "taladro" de ultrasonido para romper los coágulos de adentro hacia afuera. La técnica aún no ha pasado por pruebas clínicas. Las pruebas in vitro han mostrado resultados prometedores.

Específicamente, el nuevo enfoque está diseñado para tratar los coágulos de sangre retraídos, que se forman durante períodos prolongados de tiempo y son especialmente densos. Estos coágulos son particularmente difíciles de tratar porque son menos porosos que otros coágulos, dificultando que los medicamentos que disuelven los coágulos de sangre penetren en el coágulo.

La nueva técnica tiene dos componentes clave:las nanogotas y el taladro de ultrasonido.

Las nanogotas consisten en diminutas esferas de lípidos que están llenas de perfluorocarbonos líquidos (PFC). Específicamente, las nanogotas están llenas de PFC de bajo punto de ebullición, lo que significa que una pequeña cantidad de energía ultrasónica hará que el líquido se convierta en gas. A medida que se convierten en gas, los PFC se expanden rápidamente, vaporizando las nanogotas y formando burbujas microscópicas.

"Introducimos nanogotas en el sitio del coágulo, y debido a que las nanogotas son tan pequeñas, son capaces de penetrar y convertirse en microburbujas dentro de los coágulos cuando se exponen al ultrasonido, "dice Leela Goel, primer autor de un artículo sobre la obra. Goel es un Ph.D. estudiante en el Departamento Conjunto Estatal de Ingeniería Biomédica de la UNC-NC.

Después de que se formen microburbujas dentro de los coágulos, la exposición continua de los coágulos a los ultrasonidos hace oscilar las microburbujas. La rápida vibración de las microburbujas hace que se comporten como pequeños martillos neumáticos, interrumpir la estructura física del coágulo, y ayudando a disolver los coágulos. Esta vibración también crea agujeros más grandes en la masa del coágulo que permiten que los medicamentos anticoagulantes de la sangre penetren profundamente en el coágulo y lo descompongan aún más.

La técnica es posible gracias al taladro de ultrasonido, que es un transductor de ultrasonido lo suficientemente pequeño como para introducirse en el vaso sanguíneo a través de un catéter. El taladro puede apuntar el ultrasonido directamente hacia adelante, lo que lo hace extremadamente preciso. También es capaz de dirigir suficiente energía de ultrasonido a la ubicación objetivo para activar las nanogotas, sin causar daño al tejido sano circundante. El taladro incorpora un tubo que permite a los usuarios inyectar nanogotas en el lugar del coágulo.

En pruebas in vitro, los investigadores compararon varias combinaciones de tratamiento farmacológico, el uso de microburbujas y ultrasonido para eliminar los coágulos, y la nueva técnica, usando nanogotas y ultrasonido.

"Descubrimos que el uso de nanogotas, el tratamiento con ultrasonido y medicamentos fue el más efectivo, Disminuir el tamaño del coágulo en un 40%. más o menos 9%, "dice Xiaoning Jiang, Doctor., Dean F. Duncan Profesor Distinguido de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial en NC State y autor correspondiente del artículo. "El uso de las nanogotas y el ultrasonido solo redujo la masa en un 30%, más o menos 8%. El siguiente mejor tratamiento implicó el tratamiento farmacológico, microburbujas, y ultrasonido, y eso redujo la masa del coágulo en solo un 17%, más o menos 9%. Todas estas pruebas se realizaron con el mismo período de tratamiento de 30 minutos.

"Estos primeros resultados de las pruebas son muy prometedores".

"El uso de la ecografía para interrumpir los coágulos de sangre se ha estudiado durante años, incluyendo varios estudios sustanciales en pacientes en Europa, con un éxito limitado, "dice el coautor Paul Dayton, Doctor., William R. Kenan Jr. Profesor distinguido de Ingeniería Biomédica en UNC y NC State. "Sin embargo, la adición de nanogotas de bajo punto de ebullición, combinado con el taladro de ultrasonido ha demostrado un avance sustancial en esta tecnología ".

"Los próximos pasos incluirán pruebas preclínicas en modelos animales que nos ayudarán a evaluar qué tan segura y efectiva puede ser esta técnica para tratar la trombosis venosa profunda". "dice Zhen Xu, a professor of biomedical engineering at the University of Michigan and co-author of the paper.

El papel, "Nanodroplet-Mediated Catheter-Directed Sonothrombolysis of Retracted Blood Clots, " is published open access in the journal Microsystems &Nanoengineering .