MIT พัฒนา LUCID อุปกรณ์ฝังตัว ใช้คลื่นเสียงขยายยารักษาเนื้องอกในสมอง

นักวิจัยจาก MIT ได้ออกแบบอุปกรณ์ฝังตัวที่รวมระบบเก็บยาแบบปล่อยช้าเข้ากับไมโครโซนิกส์ เพื่อช่วยป้องกันการกลับมาเป็นซ้ำของเนื้องอกในสมองหลังการผ่าตัด เทคโนโลยีคลื่นเสียงนี้ช่วยให้ยาแพร่กระจายไปในเนื้อเยื่อสมองได้ไกลขึ้นและหลีกเลี่ยงอุปสรรคของเลือดในสมอง เนื้องอกในสมองชนิดกล้ามเนื้อประสาท (glioma) เป็นเนื้องอกที่มีความรุนแรง ผู้ป่วยมักต้องเข้ารับการผ่าตัด แต่ยากที่จะลบเซลล์มะเร็งทั้งหมด เนื้องอกมักกลับมาเป็นซ้ำ โดยในแต่ละปีมีการวินิจฉัยผู้ป่วยมากกว่า 10,000 รายในสหรัฐอเมริกา โดยมีอายุขัยเฉลี่ยอยู่ที่ 12 ถึง 15 เดือน

อุปกรณ์นี้มีชื่อว่า LUCID ซึ่งหมายถึงอุปกรณ์ฉีดแบบเพิ่มการไหลด้วยคลื่นเสียงในระยะยาว เป็นอุปกรณ์ที่ยืดหยุ่น มีความหนาเท่ากับกระดาษการ์ด และมีท่อส่งยาที่พิมพ์ 3 มิติในแถวของไมโครโซนิกส์ 24 ตัว โซนิกส์จะสร้างคลื่นเสียงที่ปลายเข็ม ช่วยให้โมเลกุลของยาแพร่กระจายไปในเนื้อเยื่อหลังจากปล่อยออกมา แพทย์สามารถฝังอุปกรณ์นี้ในระหว่างการผ่าตัดเพื่อให้ปล่อยยาอย่างค่อยเป็นค่อยไปเพื่อฆ่าเซลล์เนื้องอกที่เหลืออยู่ ถังเก็บของอุปกรณ์นี้สามารถบรรจุของเหลวได้ประมาณ 100 ไมโครลิตร ขณะที่ปั๊มซึมผ่านแบบพาสซีฟจะทำการฉีด

การออกแบบและฟังก์ชันของอุปกรณ์ LUCID

คลื่นเสียงสามารถควบคุมได้ผ่านบลูทูธไร้สาย ทำให้แพทย์สามารถตั้งโปรแกรมปริมาณคลื่นเสียงได้อย่างแม่นยำหลังการฝัง อุปกรณ์แบตเตอรี่ขนาดเล็กสามารถชาร์จได้แบบไร้สาย

อุปกรณ์ฝังตัวที่มีอยู่ในปัจจุบันและเจลพอลิเมอร์พึ่งพาการแพร่กระจายของยาแบบพาสซีฟ ดังนั้นทีมงานจาก MIT จึงหวังว่าจะสามารถควบคุมเวลาการปล่อยยาได้มากขึ้น การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าคลื่นเสียงสร้างการไหลแบบพัดลม ทำให้โมเลกุลของยาสามารถแพร่กระจายได้ไกลขึ้น การสั่นสะเทือนทางกลยังช่วยเพิ่มความสามารถในการซึมผ่านของเลือดในสมองชั่วคราว การออกแบบ LUCID อิงจากผลงานวิจัยก่อนหน้านี้ของ Canan Dagdeviren รองศาสตราจารย์ด้านศิลปะและวิทยาศาสตร์สื่อที่ MIT ซึ่งเป็นผู้เขียนหลักของการศึกษา ห้องทดลองของเธอเคยออกแบบท่อส่งยาที่มีขนาดเท่ากับเส้นผมมนุษย์เพื่อส่งยาไปยังสมอง และยังพัฒนา ImPULS ซึ่งเป็นอุปกรณ์ฝังตัวที่ใช้ไมโครโซนิกส์ในการกระตุ้นสมองลึก

ผลกระทบของเทคโนโลยีคลื่นเสียง

ในวัสดุเจลที่จำลองเนื้อเยื่อมนุษย์ การส่งยาที่ช่วยโดยคลื่นเสียงทำให้โมเลกุลของยาแพร่กระจายได้ไกลกว่าที่ไม่มีคลื่นเสียง ในการทดลองกับหนู นักวิจัยใช้เครื่องมือดังกล่าวในการส่งสารคอนทราสต์ MRI เมื่อเปิดใช้งานชุดคลื่นเสียง ขอบเขตการแพร่กระจายของสารคอนทราสต์ในสมองจะมากกว่าขณะที่ปิดอยู่ นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Sarah Ornellas กล่าวว่า การใช้คลื่นเสียงเพื่อเพิ่มการกระจายที่สามารถตั้งโปรแกรมได้ในพื้นที่เฉพาะอาจลดความเป็นพิษต่ออวัยวะที่ไม่ใช่เป้าหมายในระบบขณะเดียวกันก็ทำให้การรักษาเข้าถึงเซลล์เนื้องอกในพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

หากเทคโนโลยีนี้พัฒนาไปใช้กับผู้ป่วย ท่อและชุดคลื่นเสียงจะถูกวางไว้ภายในกะโหลกศีรษะ ขณะที่แบตเตอรี่และส่วนอิเล็กทรอนิกส์จะอยู่ภายนอกกะโหลกศีรษะ เทคโนโลยีนี้ยังสามารถส่งการบำบัดด้วยภูมิคุ้มกันหรือกรดนิวคลีอิก รวมถึงการบำบัดด้วยยีน และอาจทำงานในอวัยวะอื่นนอกเหนือจากสมอง Dagdeviren กล่าวว่าทีมงานเริ่มจากสมองเป็นการศึกษาต่อเนื่องจาก ImPULS แต่แนวทางนี้อาจนำไปใช้ในการรักษาเนื้อเยื่ออ่อนและเนื้อเยื่อลึกอื่น ๆ ในอนาคต เธอชี้ให้เห็นว่างานนี้แสดงให้เห็นว่าทีมสามารถ "จัดสรรภาระได้ดีขึ้นในทุกประเภท" ผู้เขียนหลักของการศึกษาได้แก่ นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา MIT Sarah Ornellas และ Jason Hou PhD ‘26

โครงการนี้ได้รับการสนับสนุนจากห้องปฏิบัติการสื่อของ MIT และสถาบันสุขภาพแห่งชาติ (NIH) โดยมีชื่อเรื่องว่า "การใช้เครื่องมือฉีดแบบเพิ่มการไหลด้วยคลื่นเสียงในระยะยาวสำหรับการส่งยาในระบบประสาท" ผลลัพธ์ได้รับการตีพิมพ์ครั้งแรกในวารสาร Device