استفاده از فراصوت و نانوساختارها برای درمان بیماری پارکینسون
- لینک مفید:داروهای سرطان، درمانی احتمالی برای درد مزمن عصبی
- بیشتر بدانید:پلتفرم نانوفناوری انقلابی در تشخیص بیماری‌ها ایجاد می‌کند
استفاده از فراصوت و نانوساختارها برای درمان بیماری پارکینسون
بیماری پارکینسون (PD) یکی از شایع‌ترین اختلالات عصبی مرتبط با افزایش سن است و شیوع آن با بالا رفتن سن به‌شدت افزایش می‌یابد. این بیماری بر بخش‌هایی از مغز که مسئول کنترل حرکات هستند تأثیر می‌گذارد و می‌تواند علائمی مانند لرزش، سفتی عضلات، کندی حرکت و اختلال در تعادل ایجاد کند. این مشکلات در نهایت ممکن است استقلال فرد را کاهش دهند و کیفیت زندگی سالمندان را تحت تأثیر قرار دهند.
پارکینسون عمدتاً با از دست رفتن تدریجی سلول‌های عصبی تولیدکننده دوپامین ارتباط دارد. دوپامین یکی از پیام‌رسان‌های شیمیایی مهم مغز است که نقش اساسی در کنترل حرکات ایفا می‌کند.
درمان‌های کنونی معمولاً به داروهایی مانند لوودوپا متکی هستند. این داروها می‌توانند علائم بیماری را، به‌ویژه در مراحل اولیه، بهبود دهند؛ اما اثرات مفید آن‌ها ممکن است با گذشت زمان کاهش یابد. تحریک عمقی مغز (DBS) نیز یکی دیگر از گزینه‌های درمانی برای برخی بیماران است، اما انجام آن به جراحی و کاشت الکترود در بخش‌های عمقی مغز نیاز دارد.
این محدودیت‌ها باعث شده است پژوهشگران به دنبال روش‌های تعدیل فعالیت عصبی باشند که ضمن برخورداری از دقت بالا، کمتر تهاجمی باشند.
ترکیب فراصوت و نانوساختارها برای تحریک دقیق مغز
لی سان، استاد گروه مهندسی زیست‌پزشکی و فناوری ورزشی و مدیر مرکز تحقیقات رابط غیرتهاجمی مغز و کامپیوتر در دانشگاه پلی‌تکنیک هنگ‌کنگ، به همراه تیم تحقیقاتی خود، رویکردی جدید برای پاسخ به این نیاز بررسی کرده است.
در این روش، فراصوت با شدت کم با نانوساختارهای مهندسی‌شده سیلیکای توخالی (HSN) ترکیب شده است. هدف این پژوهش، دستیابی به تحریک موضعی و پایدار مغز و بررسی اثرات درمانی این روش در موش‌ها و مدل‌های حیوانی بیماری پارکینسون بوده است.
نتایج این تحقیق با عنوان «تحریک مغزی دقیق و پایدار با استفاده از فراصوت و نانوساختارهای سونومکانیکی» در مجله علمی Nature Communications منتشر شده است.
دقت بالا و ماندگاری چند‌هفته‌ای تحریک مغز
یکی از مهم‌ترین دستاوردهای این پژوهش، نشان دادن امکان تحریک عصبی با فراصوت به‌صورت دقیق و پایدار، با کمک نانوساختارهای پایدار و حساس به امواج صوتی است.
فراصوت ترانس‌کرانیال، به دلیل توانایی نفوذ به عمق مغز و امکان انتقال غیرتهاجمی، روشی امیدوارکننده برای تحریک مغزی محسوب می‌شود. بااین‌حال، وضوح مکانی این روش معمولاً به مقیاس میلی‌متر یا سانتی‌متر محدود است؛ بنابراین، تحریک انتخابی گروه‌های کوچک نورونی دشوار می‌شود.
روش‌های پیشین مبتنی بر نانوذرات یا نانوحباب‌ها توانسته بودند دقت مکانی تحریک را بهبود دهند، اما ناپایداری این مواد در بدن، استفاده طولانی‌مدت از آن‌ها را محدود می‌کرد.
در مقابل، نانوساختارهای سیلیکای توخالی (HSN) توسعه‌یافته توسط سان و همکارانش، بیش از ۹ هفته در مغز موش‌ها باقی ماندند و همچنان به امواج فراصوت پاسخ عملکردی نشان دادند.
این ویژگی امکان تحریک مکرر نواحی هدف مغز، از جمله قشر حرکتی، جسم مخطط، ناحیه تگمنتالی شکمی (VTA) و هسته زیرتالاموسی (STN) را فراهم کرد؛ آن هم بدون نیاز به دستکاری ژنتیکی یا تزریق‌های مکرر درون‌جمجمه‌ای.
افزایش فعالیت دوپامین در مدل‌های بیماری پارکینسون
برای بررسی نحوه عملکرد این روش، پژوهشگران فعالیت دوپامین را در مدارهای مغزی مرتبط با حرکت ارزیابی کردند.
نتایج نشان داد تحریک هدفمند هسته زیرتالاموسی (STN) با استفاده از فراصوت و نانوساختارهای HSN، سیگنال‌دهی دوپامین را افزایش می‌دهد. این یافته نشان می‌دهد که روش پیشنهادی می‌تواند مسیرهای عصبی مرتبط با بیماری پارکینسون را فعال کند.
همچنین، موش‌های تحت درمان، حفظ بیشتری از نورون‌های مرتبط با دوپامین را نشان دادند. مزایای مشابهی در مدل حیوانی دیگری از پارکینسون نیز مشاهده شد.
این نتایج نشان می‌دهند که روش مبتنی بر فراصوت و نانوساختارها ممکن است بتواند بدون نیاز به کاشت الکترود، برخی اثرات مشابه تحریک عمقی مغز (DBS) را ایجاد کند.
چشم‌انداز درمان‌های کم‌تهاجمی بیماری‌های عصبی
این پژوهش شواهد اولیه‌ای در حمایت از امکان تعدیل عصبی موضعی، پایدار و کم‌تهاجمی با استفاده از فراصوت و نانوساختارهای سیلیکای توخالی ارائه می‌دهد.
اهمیت این دستاورد، به‌ویژه در زمینه بیماری‌های عصبی مرتبط با افزایش سن، در پرداختن به یکی از چالش‌های اصلی درمان است: چگونه می‌توان مدارهای عمقی مغز را به‌صورت دقیق، مکرر و ایمن تحریک کرد، بدون آنکه به تجهیزات کاشتنی یا دستکاری ژنتیکی نیاز باشد؟
در بیماری پارکینسون و احتمالاً سایر اختلالات عصبی مزمن، ترکیب نانومواد مهندسی‌شده با انرژی صوتی متمرکز می‌تواند در آینده به‌عنوان روشی مکمل برای درمان‌های موجود مطرح شود و حتی در برخی شرایط، وابستگی به روش‌های تهاجمی تعدیل عصبی را کاهش دهد.
بااین‌حال، نتایج این پژوهش در مدل‌های حیوانی به دست آمده‌اند و برای مشخص شدن ایمنی، اثربخشی و امکان استفاده از این روش در انسان، به تحقیقات بیشتری نیاز است.
تاریخ:1405/7/26
مهسا نعمتی
فناوری نانو, امواج فراصوت, بیماری پارکینسون, درمان پارکینسون, بیماری‌های عصبی
