Presión acústica ayuda a suministrar medicamentos al cerebro

Una nueva técnica usa un rayo de ultrasonido enfocado (FUS) para controlar el tamaño de las moléculas que penetran la barrera hemato-encefálica (BHE).

Investigadores de la Universidad de Columbia (Nueva York, NY, EUA), realizaron un estudio que aplicó FUS a un hipocampo de ratón en presencia de microburbujas administradas por vía sistémica (MBs) que contienen dextranos marcados con fluorescencia, con pesos moleculares de 3-2,000 kDa (2,3 a 54,4 nm de diámetro), para examinar la posibilidad de poder suministrar los medicamentos a través de la BHE usando dextrano. Los resultados fueron evaluados utilizando imágenes ex vivo de fluorescencia, y la detección de cavitación fue empleada para monitorizar simultáneamente la actividad de las MB, asociada con el suministro de los dextranos.


Los resultados mostraron que la apertura inducida en la BHE por el FUS, definido por el tamaño de la molécula más grande que puede penetrar a través de la BHE, puede ser controlado mediante la presión acústica. El tamaño de la abertura en la BHE era inferior a 3 kDa (2,3 nm) a 0,31 MPa y alcanzó los 70 kDa (10,2 nm) a 0,51 MPa, y era tan grande como 2000 kDa (54,4 nm) a 0,84 MPa. El tamaño de la abertura relativamente pequeña (hasta 70 kDa) se logró con sólo cavitación estable; Sin embargo, la cavitación inercial se asoció con un tamaño relativamente mayor de la abertura en la BHE (por encima de 500 kDa). El estudio fue publicado en la edición de julio 2014 de la revista Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism.

“Actualmente, la mayoría de los medicamentos de moléculas pequeñas y grandes no penetran la barrera hemato-encefálica que se encuentra entre el lecho vascular y el tejido cerebral”, dijo la coautora del estudio, la profesor de ingeniería biomédica y radiología, Elisa Konofagou, PhD, de Ingeniería de Columbia. “Este es un avance importante para lograr que los medicamentos logren penetrar a partes específicas del cerebro con precisión, de forma no invasiva, y con seguridad, y puede ayudar en el tratamiento de enfermedades del sistema nervioso central como la enfermedad de Parkinson y la enfermedad de Alzheimer”.

El FUS en conjunto con las burbujas MBs, unas burbujas llenas de gas recubiertas por proteínas o lípidos, es hasta ahora la única técnica que puede permear la BHE de forma segura y no invasiva. Cuando las MBs son golpeadas por un rayo FUS, empiezan a oscilar debido a la cavitación, formando cavidades de vapor en la fase líquida; dependiendo de la magnitud de la presión, siguen oscilando o colapsan. El estudio mostró que la presión de la FUS se puede ajustar dependiendo del tamaño del medicamento que debe ser suministrado al cerebro - moléculas pequeñas a presiones más bajas y las moléculas más grandes a presiones más altas.


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Columbia University