புதிய நானோ துகள் அமைப்பு துல்லியமான மருந்து விநியோகத்திற்கு அல்ட்ராசவுண்டைப் பயன்படுத்துகிறது

தேவைக்கேற்ப கட்டுப்படுத்தப்பட்ட விநியோகம் என்பது நீண்ட காலமாக ஒரு கனவாகத் தெரிகிறது: இரத்தத்தில் ஒரு மருந்தை செலுத்தி, விளைவு தேவைப்படும் இடத்தில், எப்போது செயல்படுத்த வேண்டும். ஸ்டான்ஃபோர்டு மற்றும் கூட்டாளிகள் குழு இதை எளிமையான மற்றும் மொழிபெயர்க்கக்கூடிய மருந்து மொழியில் செய்யும் ஒரு செயல்பாட்டு தளத்தை நிரூபித்துள்ளது: ஒலியியல் ரீதியாக செயல்படுத்தப்பட்ட லிப்போசோம்கள் (AAL), மையத்தில் சுக்ரோஸ் சேர்க்கப்படுகிறது. மருந்துகளில் இந்த பாதுகாப்பான, பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் துணைப் பொருள் லிப்போசோமின் நீர் "நிரப்புதல்" இன் ஒலி பண்புகளை மாற்றுகிறது, மேலும் குறைந்த தீவிரம் கொண்ட துடிப்புள்ள அல்ட்ராசவுண்ட் சவ்வை சுருக்கமாக "சுவாசிக்க" செய்கிறது, திசுக்களை சூடாக்காமல் மருந்தின் ஒரு அளவை வெளியிடுகிறது. எலிகளில், மூளையின் குறிப்பிட்ட பகுதிகளில் கெட்டமைன் "இயக்கப்பட்டது" மற்றும் சியாட்டிக் நரம்புக்கு அருகில் ஒரு உள்ளூர் மயக்க மருந்து, தேவையற்ற பக்க விளைவுகள் இல்லாமல், சரியான இடத்தில் விளைவைப் பெற்றது.

ஆய்வின் பின்னணி

இலக்கு மருந்தியல் நீண்ட காலமாக இரண்டு முக்கிய சிக்கல்களில் சிக்கியுள்ளது: மருந்தை எங்கு வழங்குவது மற்றும் எப்போது செயல்படுத்துவது. மூளையில், இது இரத்த-மூளைத் தடையால், புற நரம்புகளில் - உள்ளூர் மயக்க மருந்துகளின் முறையான பக்க விளைவுகளின் ஆபத்து மற்றும் திசுக்கள் முழுவதும் முற்றுகையின் "பரவல்" ஆகியவற்றால் தடைபடுகிறது. மருந்தை வழக்கமான நரம்பு வழியாக நிர்வகிக்க அனுமதிக்கும் ஒரு கருவி நமக்குத் தேவை, பின்னர் அதன் செயல்பாட்டை புள்ளி ரீதியாக - விரும்பிய புறணியின் சில மில்லிமீட்டர்களில் அல்லது ஒரு குறிப்பிட்ட நரம்புத் தண்டைச் சுற்றி - மற்றும் செயல்முறையின் காலத்திற்கு மட்டுமே செயல்படுத்துகிறது.

மருந்துகளுக்கான இயற்பியல் "ரிமோட் கண்ட்ரோல்கள்" ஏற்கனவே முயற்சிக்கப்பட்டுள்ளன: ஒளி (ஃபோட்டோஆக்டிவேஷன்) ஊடுருவல் மற்றும் சிதறலின் ஆழத்தால் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது; காந்த மற்றும் வெப்ப உணர்திறன் கேரியர்களுக்கு குறிப்பிட்ட உபகரணங்கள் மற்றும் பெரும்பாலும் திசுக்களை சூடாக்குதல் தேவைப்படுகிறது, இது மருத்துவத்தை சிக்கலாக்குகிறது; கவனம் செலுத்திய அல்ட்ராசவுண்ட் கொண்ட மைக்ரோபபிள்கள் BBB ஐ திறக்கும் திறன் கொண்டவை, ஆனால் இது குழிவுறுதல் மற்றும் மைக்ரோடேமேஜுடன் சேர்ந்துள்ளது, அவை டோஸ் செய்வது மற்றும் பாதுகாப்பாக தரப்படுத்துவது கடினம். மறுமுனையில் கிளாசிக் லிபோசோம்கள் உள்ளன: அவை மருந்து தொழில்நுட்பங்களுடன் இணக்கமானவை மற்றும் நன்கு பொறுத்துக்கொள்ளப்படுகின்றன, ஆனால் கடுமையான வெப்ப அல்லது வேதியியல் தூண்டுதல் இல்லாமல் "கட்டளையின் பேரில் டோஸ் உந்துவிசையை" வழங்க மிகவும் நிலையானவை.

வெப்பமாக்கல் மற்றும் குழிவுறுதல் இல்லாமல் ஒலி செயல்படுத்துவதில் ஆர்வம் ஏற்படுவதே இதற்குக் காரணம். குறைந்த-தீவிரம் கொண்ட துடிப்புள்ள அல்ட்ராசவுண்ட் ஆழமாக ஊடுருவி, நீண்ட காலமாக மருத்துவத்தில் பயன்படுத்தப்படுகிறது (நியூரோமோடூலேஷன், பிசியோதெரபி), நன்கு கவனம் செலுத்தப்பட்டு அளவிடக்கூடியது. குறுகிய ஒலி துடிப்புகள் தற்காலிகமாக சவ்வு ஊடுருவலை அதிகரிக்கும் மற்றும் சுமையின் ஒரு பகுதியை வெளியிடும் வகையில் கேரியர் செய்யப்பட்டால், வெப்ப அழுத்தம் மற்றும் வாஸ்குலர் சுவர்களின் சிதைவு இல்லாமல் "மருந்து அன்கேஜிங்" பயன்முறையைப் பெற முடியும் - கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வெளியீடு. இங்கே முக்கிய நுணுக்கம் துகள் "மைய"த்தின் கலவை ஆகும்: ஒலி பண்புகள் மற்றும் அல்ட்ராசவுண்டிற்கான பதில் அதைச் சார்ந்தது.

இறுதியாக, "மொழிபெயர்ப்பு வடிகட்டி": தளம் கவர்ச்சியான பொருட்களை நம்பியிருந்தால், புத்திசாலித்தனமான இயற்பியல் கூட அதிகப் பயனளிக்காது. ஒரு மருத்துவமனைக்கு, கேரியர் GRAS கூறுகளிலிருந்து கூடியிருப்பது, குளிர் தளவாடங்களைத் தாங்குவது, வெகுஜன உற்பத்தி மற்றும் தரத் தரங்களுடன் இணக்கமாக இருப்பது மற்றும் அல்ட்ராசவுண்ட் முறைகள் மருத்துவ சாதனங்களின் வழக்கமான வரம்புகளுக்குள் பொருந்துவது மிகவும் முக்கியம். எனவே, கவனம் இப்போது ஏற்கனவே நிரூபிக்கப்பட்ட லிப்பிட் கேரியர்களின் "ஸ்மார்ட்" பதிப்புகளுக்கு மாறுகிறது, அங்கு உள் சூழலில் ஒரு சிறிய மாற்றம் (எடுத்துக்காட்டாக, பாதுகாப்பான துணைப் பொருட்கள் காரணமாக) லிபோசோமை அல்ட்ராசவுண்டிற்கான "ஆன்" பொத்தானாக மாற்றுகிறது - பின்பாயிண்ட் அனஸ்தீசியாவிலிருந்து இலக்கு வைக்கப்பட்ட நரம்பியல் மனோதத்துவவியல் வரை சாத்தியமான பயன்பாடுகளுடன்.

இது எப்படி வேலை செய்கிறது

• 5% சுக்ரோஸைக் கொண்ட ஒரு இடையகம் லிபோசோமில் ஊற்றப்படுகிறது: இது ஒலி மின்மறுப்பை அதிகரிக்கிறது மற்றும் ஒரு சவ்வூடுபரவல் சாய்வை உருவாக்குகிறது, இது அல்ட்ராசவுண்டிற்கு வெளிப்படும் போது மூலக்கூறுகளின் வெளியீட்டை துரிதப்படுத்துகிறது.
• குவிக்கப்பட்ட அல்ட்ராசவுண்ட் (தோராயமாக 250 kHz, கடமை சுழற்சி 25%, PRF 5 Hz; திசுக்களில் உச்ச எதிர்மறை அழுத்தம் ~0.9-1.7 MPa) இலக்கு பகுதியில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் லிபோசோம் "திறக்கிறது" - மருந்து அன்கேஜிங்.
• ஒரு முக்கியமான விவரம்: வெப்பமாக்கல் தேவையில்லை (37°C இல் விளைவு இன்னும் அதிகமாக இருக்கும், ஆனால் அது அறை வெப்பநிலையிலும் வேலை செய்கிறது), மேலும் "சர்க்கரை" அணுகுமுறையே GRAS துணைப் பொருட்கள் மற்றும் நிலையான லிபோசோம் உற்பத்தி செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்துகிறது.

சரியாக என்ன காட்டப்பட்டது

• இன் விட்ரோ: இந்த தளம் ஒரே நேரத்தில் நான்கு மருந்துகளுடன் செயல்படுகிறது:
  • கெட்டமைன் (மயக்க மருந்து/மனச்சோர்வு நீக்க மருந்து);
  • ரோபிவாகைன், புபிவாகைன், லிடோகைன் (உள்ளூர் மயக்க மருந்து).
    உள்ளே 5-10% சுக்ரோஸைச் சேர்ப்பது ஒரு நிமிடத்திற்கு ~40-60% நிலையான சோனிகேஷன் வெளியீட்டைக் கொடுத்தது; 10% அதிக சக்தி வாய்ந்தது, ஆனால் மோசமான நிலைத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது, எனவே உகந்தது 5% ஆகும்.
• மூளையில் (CNS): சோனோகெட் (AAL இல் கெட்டமைன்) நரம்பு வழியாக செலுத்தப்பட்ட பிறகு, mPFC அல்லது ரெட்ரோஸ்ப்ளெனியல் கோர்டெக்ஸுக்கு அல்ட்ராசவுண்ட், இலக்கு தளத்தில் மருந்து அளவை அதிகரித்தது, எதிர்புற/போலி கட்டுப்பாட்டை விட அதிகரித்தது மற்றும் திசு சேதம் இல்லாமல் மின் இயற்பியல் மாற்றங்களைத் தூண்டியது. BBB திறப்பு அல்லது குழிவுறுதல் காயத்திற்கான சான்றுகள் எதுவும் இல்லை.
• புற நரம்புகளில் (PNS): சியாடிக் நரம்புப் பகுதியின் வெளிப்புற கதிர்வீச்சுடன் சோனோரோபி உருவாக்கம் (AAL இல் ரோபிவாகைன்) சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட பக்கத்தில் உள்ளூர் முற்றுகையை உருவாக்கியது, ECG மாற்றங்கள் இல்லாமல் மற்றும் திசுக்களில் ஹிஸ்டாலஜிக்கல் சேதம் இல்லாமல்.

நினைவில் கொள்ள வேண்டிய எண்கள்

• அல்ட்ராசவுண்ட் அளவுருக்கள்: 250 kHz, 25% கடமை, 5 Hz PRF; மூளையில் ~0.9-1.1 MPa, இன் விட்ரோ சோதனைகள் 1.7 MPa வரை; வெளிப்பாடு "சாளரம்" - 60-150 வி.
• நிலைத்தன்மை: 4°C இல், AALகள் குறைந்தது 90 நாட்களுக்கு அளவு/பாலிடிஸ்பர்சிட்டியைத் தக்கவைத்துக் கொண்டன (DLS ~166-168 nm, PDI 0.06-0.07).
• மைய இயற்பியல்: "திறப்பு" விசையானது உள் சூழலின் ஒலி மின்மறுப்புடன் நேரியல் ஆகும் (சமச்சீர் NaCl/குளுக்கோஸ்/சுக்ரோஸ் பஃபர்களுக்கான தொடர்பு r² ≈ 0.97).

முந்தைய "மீயொலி" கேரியர்களை விட இது எவ்வாறு சிறந்தது?

• PFCகள் மற்றும் வாயு குமிழ்கள் இல்லாதது: குழிவுறுதல் மற்றும் உறுதியற்ற தன்மைக்கான குறைந்த ஆபத்து.
• திசுக்களை சூடாக்காமல்: உபகரணங்களுக்கு "கனமான" வெப்பநிலை நிலைமைகள் அல்லது நகைத் தேவைகள் தேவையில்லை.
• சிரை பாதை, நிலையான மருந்து: அளவு ~165 nm, பழக்கமான லிப்பிட் கூறுகள் மற்றும் ஒலி உணர்திறனுக்கான திறவுகோலாக சுக்ரோஸ்.

மருத்துவமனைக்கு இது ஏன் தேவை?

• நரம்பியல் மனநல மருத்துவம்: கெட்டமைன் போன்ற மூலக்கூறுகள் பயனுள்ளவை ஆனால் பக்க விளைவுகளில் சத்தமாக இருக்கும். mPFC/பிற பகுதிகளை குறிவைப்பது கோட்பாட்டளவில் குறைவான விலகல்/மயக்கம்/அனுதாப விளைவுகளுடன் விளைவுகளை உருவாக்கும்.
• வலி நிவாரணம் மற்றும் பிராந்திய மயக்க மருந்து: சோனோ-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட நரம்பு அடைப்பு "செயல்பாட்டில் அதிகமாகவும், அமைப்பு ரீதியாக குறைவாகவும்" உள்ளது, இது குறைவான கார்டியோ மற்றும் சிஎன்எஸ் நச்சுத்தன்மையை உறுதியளிக்கிறது.
• ஒரு தளம், ஒரு முறை அல்ல: அணுகுமுறை மற்ற லிபோசோம்கள்/பாலிமெரிக் "திரவ-அணு" கேரியர்களுக்கும், சாத்தியமான வகையில், பல்வேறு மருந்துகளுக்கும் மாற்றத்தக்கது.

பாதுகாப்பு மற்றும் மருந்தியக்கவியல் பற்றி என்ன?

• எலிகளில், மூளை/இறுதி திசுக்களின் ஹிஸ்டாலஜி சேதமின்றி இருந்தது; "மோசமான" அளவுருக்கள் கொண்ட சோதனைகளில், மைக்ரோஹெமரேஜ்கள் இருந்தன, ஆனால் வேலை செய்யும் முறைகளில் இல்லை.
• இரத்தத்தில், AAL உள்ள பாரன்கிமல் உறுப்புகளில் அதிக வளர்சிதை மாற்றங்கள் மற்றும் குறைவான வளர்சிதை மாற்றமடையாத மருந்து காணப்பட்டது, இது கல்லீரலால் அடிப்படை நேரத்தில் துகள்கள் உறிஞ்சுதல்/வளர்சிதை மாற்றத்துடன் ஒத்துப்போகிறது மற்றும் சோனிகேஷனின் போது இலக்குகளுக்கு வெளியிடப்படுகிறது.

இங்கே "சந்தேகத்தின் கரண்டி" எங்கே?

• இது கொறித்துண்ணிகளில் ஒரு முன் மருத்துவ ஆய்வு; அல்ட்ராசவுண்ட் இல்லாமல் கல்லீரல் உறிஞ்சுதல் இயக்கவியல் மற்றும் அடிப்படை 'கசிவு' ஆகியவை உகப்பாக்கம் தேவை.
• மனிதர்களிடம் செல்வது வளர்சிதை மாற்ற விவரங்களை எளிதாக்கும் (கல்லீரல் இரத்த ஓட்டம் குறையும்), ஆனால் பாதுகாப்பு/டோசிமெட்ரி உறுதிப்படுத்தல் கட்டாயமாகும்.
• மீயொலி முறைகள் மற்றும் துணைப் பொருட்களைத் தேர்ந்தெடுப்பது (ஒலியியலை மிகவும் வலுவாக மாற்றுகிறது, ஆனால் நிலைத்தன்மையை அழிக்காது) அடுத்த தொடர் படைப்புகளின் பணியாகும்.

முடிவுரை

லிபோசோம்களின் "சர்க்கரை நிரப்புதல்" அல்ட்ராசவுண்டை மருந்துகளுக்கான "ஆன்" பொத்தானாக மாற்றுகிறது, ஒரு கரடுமுரடான "ஸ்லெட்ஜ்ஹாம்மர்" ஆக அல்ல. இதன் விளைவாக, மருந்தை மூளையின் மில்லிமீட்டர் மண்டலங்களில் அல்லது ஒரு நரம்பு வழியாக - உள்ளூரில் இயக்க முடியும் மற்றும் உடலின் மற்ற பகுதிகளில் அணைக்க முடியும். இது மந்திரம் அல்ல, ஆனால் ஒலி மற்றும் ஆஸ்மோடிக் பொறியியல் - மேலும், முடிவுகளைப் பொறுத்து, இலக்கு மருந்தியலின் வழக்கமான கருவியாக மாறுவதற்கு மிக அருகில் உள்ளது.

மூலம்: மகாவீர் பி. புரோஹித், பிரெண்டா ஜே. யூ, ராக் டி. ஐரன், மற்றும் பலர். தள-இலக்கு மருந்து விநியோகம் மற்றும் ஊடுருவாத நியூரோமாடுலேஷனுக்கான மொழிபெயர்ப்பு நானோ தொழில்நுட்பமாக ஒலியியல் ரீதியாக செயல்படுத்தக்கூடிய லிபோசோம்கள். நேச்சர் நானோடெக்னாலஜி (18 ஆகஸ்ட் 2025 அன்று வெளியிடப்பட்டது, திறந்த அணுகல்). DOI: 10.1038/s41565-025-01990-5.