درمان آلزایمر و پارکینسون با هولوگرام های چاپ سه بعدی

به گزارش مدیکال اکسپرس، هولوگرام‌های طراحی‌شده توسط پژوهشگران "دانشگاه فنی والنسیا" (UPV) و "شورای ملی تحقیقات اسپانیا" (CSIC)، امکان باز کردن سد خونی مغز را به صورت انتخابی، کارآمد و با تمرکز بالا فراهم می‌کنند و همچنین، تجویز دارو برای درمان آسیب‌هایی که سیستم عصبی مرکزی را تحت تاثیر قرار می‌دهند، سهولت می‌بخشند.

همان گونه که "فرانسیسکو کامارنا" (Francisco Camarena)، از پژوهشگران این پروژه توضیح داد، پرتوهای فراصوت متمرکز، به دلیل ظرفیت خود برای ایجاد اثرات درمانی به روشی دقیق و غیرتهاجمی، قابلیت زیادی برای درمان بیماری‌های عصبی دارند.

وی افزود: با وجود این، اعمال این روش‌ها در ساختارهای سیستم عصبی مرکزی به دلیل وجود دو مانع، پیچیده است. یکی از این موانع، اثرات انحراف و ضعیف شدن جمجمه و دیگری فضای پیچیده و گسترده ساختارهای عمیق مغز است.

هولوگرام‌های آکوستیک طراحی‌شده توسط این گروه پژوهشی، امکان باز کردن سد خونی مغز را به صورت کنترل‌شده‌تری فراهم می‌کند. مهم‌تر از همه این که آنها می‌توانند انحرافات ایجادشده توسط جمجمه را اصلاح کنند و به صورت همزمان، یک پرتو فراصوت چند کانونی را در ساختارهای مغزی مهم به وجود آورند.

"نوه جیمنز" (Noé Jiménez)، از پژوهشگران این پروژه گفت: به لطف هولوگرام‌های ما، پرتو فراصوت به صورت دوطرفه و بسیار دقیق روی بخش‌هایی از مغز تابیده می‌شود که برای درمان مورد توجه هستند.

این نخستین بار است که سد خونی مغز به طور همزمان در دو نیمکره مورد بررسی قرار می‌گیرد. علاوه بر این، پژوهشگران با وضوحی بسیار بیشتر از میزان استاندارد به این نتیجه دست یافته‌اند. این امر، امکان مکان‌یابی بهتر ناحیه مورد نظر را فراهم می‌کند و حجم بافت سالم مغز را که با پرتو فراصوت هدف قرار می‌گیرد، به حداقل می‌رساند. بدین ترتیب، هم هزینه و هم زمان مورد نیاز برای جراحی را کاهش می‌دهد.

عملکرد این روش چگونه است؟

مبدل فراصوت مانند یک اسپیکر است و با نیم میلیون نوسان در ثانیه می‌لرزد. هولوگرام در قسمت جلوی آن قرار می‌گیرد و موج از آن عبور می‌کند. همزمان، مخروطی پر از آب در تماس با جمجمه قرار می‌گیرد تا موج پیش از رسیدن به مغز بیمار، از طریق آن منتشر شود.

در مرحله بعد، موج از مغز عبور می‌کند و در نهایت بر ناحیه‌ای از مغز که برای درمان مورد نظر است، تمرکز می‌کند. علاوه بر این، میکروحباب‌ها به جریان خون وارد می‌شوند. هنگامی که حباب‌ها به مویرگ‌های مغز می‌رسند، ارتعاش را آغاز می‌کنند. بافت اپیتلیال سد خونی مغز، تسلیم شدن را آغاز می‌کند و در آن زمان، شکاف‌های کوچکی باز می‌شوند که مولکول‌های دارو از آن عبور می‌کنند تا آسیبی که بر سیستم عصبی مرکزی تأثیر می‌گذارد، درمان شود.

هولوگرام‌های شخصی‌سازی‌شده و کم‌هزینه

هولوگرام با یک چاپگر سه‌بعدی و مخصوص هر بیمار ساخته می‌شود. به عنوان نمونه، فرض کنید که پزشک باید آمیگدال بیمار را مورد بررسی قرار دهد. پزشک برای این کار، یک سی‌تی اسکن و یک ام‌آرآی از سر بیمار به ما ارائه می‌دهد که براساس آن، ناحیه درمان شناسایی و بخش‌بندی می‌شود.

"سرجیو خیمنز" (Sergio Jiménez)، از پژوهشگران این پروژه گفت: براساس این اطلاعات، ما هولوگرام مورد نیاز خود را برای منطقه مورد نظر طراحی می‌کنیم. هزینه این کار با توجه به کاربرد پزشکی آن، بین ۴۰ تا ۳۰۰ یورو متغیر است.

این پژوهش در مجله "IEEE Transactions on Biomedical Engineering" به چاپ رسید.