- جهاز LUCID يجمع بين تقنية الموجات فوق الصوتية لنشر الأدوية ومنع تكرار الأورام.
- يمكن زراعة الجهاز أثناء الجراحة، حيث يطلق الأدوية تدريجياً للقضاء على خلايا الورم.
- الموجات فوق الصوتية يمكن أن تعزز نفاذية الحاجز الدموي الدماغي، مما يعزز فعالية انتشار الأدوية.
- قد يتم تطبيق هذه التقنية في المستقبل على علاجات الأنسجة الرخوة والأنسجة العميقة الأخرى.
قام باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتصميم جهاز قابل للزراعة يجمع بين جهاز تخزين الأدوية ذات الإطلاق البطيء ومحول الموجات فوق الصوتية المصغر، بهدف المساعدة في منع تكرار الأورام الدبقية بعد الجراحة. تساعد هذه التقنية الموجية على انتشار الأدوية في أنسجة الدماغ بشكل أوسع وتجاوز الحاجز الدموي الدماغي. الأورام الدبقية هي نوع من الأورام الدماغية العدوانية، وغالباً ما يحتاج المرضى إلى إجراء جراحة، لكن من الصعب إزالة كل خلية سرطانية، مما يؤدي إلى تكرار الورم. يتم تشخيص أكثر من 10,000 حالة من هذا المرض سنوياً في الولايات المتحدة، ومتوسط فترة بقاء المرضى هو 12 إلى 15 شهراً.
يُعرف هذا الجهاز باسم LUCID، والذي يعني جهاز حقن معزز بالموجات فوق الصوتية على المدى الطويل. إنه جهاز مرن بسمك يعادل سمك ورقة الكرتون، ويحتوي على أنبوب توصيل الأدوية المطبوعة ثلاثية الأبعاد مباشرة على مصفوفة من 24 محولاً للموجات فوق الصوتية. تنتج المحولات الموجات فوق الصوتية عند طرف الإبرة، مما يساعد جزيئات الأدوية على الانتشار بشكل أكبر بعد إطلاقها في الأنسجة. يمكن للأطباء زراعة الجهاز أثناء الجراحة، مما يسمح له بإطلاق الأدوية تدريجياً لقتل خلايا الورم المتبقية. يمكن أن تحتوي خزانة الجهاز على حوالي 100 ميكرولتر من السائل، بينما توفر مضخة الانتشار السلبية الحقن.
تصميم ووظائف جهاز LUCID
يتم التحكم في الموجات فوق الصوتية عبر البلوتوث، مما يسمح للأطباء ببرمجة جرعة الموجات بدقة بعد الزراعة. البطارية الصغيرة قابلة للشحن اللاسلكي.
تعتمد الأجهزة المزروعة الحالية على الانتشار السلبي للأدوية، لذا يأمل فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في الحصول على مزيد من التحكم في توقيت الإطلاق. أظهرت الأبحاث السابقة أن الموجات فوق الصوتية تولد تدفقاً محوريًا، مما يسمح لجزيئات الأدوية بالانتشار لمسافات أطول. كما أن الاهتزازات الميكانيكية تزيد مؤقتًا من نفاذية الحاجز الدموي الدماغي. يعتمد تصميم LUCID على نتائج الأبحاث السابقة للأستاذة المساعدة في الفنون والعلوم الإعلامية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا Canan Dagdeviren، التي تعد المؤلف الرئيسي للدراسة. وقد صمم مختبرها سابقاً أنبوباً دقيقاً بحجم شعر الإنسان لنقل الأدوية إلى الدماغ، كما طورت أيضاً جهاز ImPULS، وهو جهاز مزروع يستخدم محولات الموجات فوق الصوتية المصغرة للتحفيز العميق للدماغ.
فعالية تقنية الموجات فوق الصوتية
في مادة هلامية تحاكي الأنسجة البشرية، ساعدت تقنية توصيل الأدوية المعززة بالموجات فوق الصوتية على انتشار جزيئات الأدوية لمسافات أطول مقارنةً بحالة عدم استخدام الموجات فوق الصوتية. في تجارب على الفئران، استخدم الباحثون الجهاز لتوصيل صبغة تصوير بالرنين المغناطيسي. عندما تم تشغيل مصفوفة الموجات فوق الصوتية، كانت نطاق انتشار الصبغة في الدماغ أكبر مقارنةً عند إيقاف تشغيلها. قالت الطالبة الباحثة Sarah Ornellas إن استخدام الموجات فوق الصوتية لتعزيز التوزيع القابل للبرمجة محليًا قد يقلل من السمية النظامية للأعضاء غير المستهدفة، بينما يسمح أيضاً للعلاج بالوصول بشكل أكثر فعالية إلى خلايا الورم المتأثرة.
إذا تم تطوير هذه التقنية لتطبيقها على المرضى، فسيتم وضع الأنبوب ومصفوفة الموجات فوق الصوتية داخل الجمجمة، بينما يمكن وضع البطارية والأجزاء الإلكترونية خارج الجمجمة. يمكن أن توفر هذه التقنية أيضاً علاجاً مناعياً أو نووياً، بما في ذلك العلاج الجيني، وقد تعمل أيضاً في أعضاء أخرى خارج الدماغ. قالت Dagdeviren إن الفريق بدأ بالدماغ كمتابعة لدراسة ImPULS، لكن هذه الطريقة يمكن أن تعالج في النهاية الأنسجة الرخوة والأعمق الأخرى. وأشارت إلى أن هذا العمل يظهر أن الفريق قادر على "توزيع أي نوع من الحمولة بشكل أفضل". تشمل المؤلفين الرئيسيين للدراسة طلاب الدراسات العليا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا Sarah Ornellas وJason Hou PhD ‘26.
تم تمويل المشروع من قبل مختبر الإعلام في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمعاهد الوطنية للصحة، وعنوان الورقة هو "تطبيق جهاز حقن معزز بالموجات فوق الصوتية على المدى الطويل في توصيل الأدوية العصبية". تم نشر النتائج لأول مرة في مجلة Device.
البند المواصفات سعة خزان السائل حوالي 100 ميكرولتر طريقة التحكم تحكم لاسلكي عبر البلوتوث نوع البطارية بطارية صغيرة قابلة للشحن اللاسلكي
التأثيرات المحتملة لجهاز LUCID وآفاق تطبيقه
يمثل تطوير جهاز LUCID المزروع تقدماً مهماً في علاج الأورام الدماغية. من خلال تقنية الموجات فوق الصوتية، لا يعمل هذا الجهاز فقط على زيادة نطاق انتشار الأدوية، بل يستهدف أيضاً خلايا الورم بشكل أكثر فعالية، مما يقلل من التأثيرات السامة على الأعضاء الأخرى. قد يغير هذا الأسلوب الدقيق في إطلاق الأدوية الأنماط العلاجية الحالية، مما يعزز من معدل بقاء المرضى. بالإضافة إلى ذلك، فإن إمكانيات تطبيق هذه التقنية لا تقتصر على الدماغ، بل قد تمتد إلى الأنسجة الرخوة الأخرى، مما يوفر فرصاً جديدة للابتكار الطبي في المستقبل.