Tratamentul cu succes al tumorilor cerebrale rămâne o provocare. Îndepărtarea chirurgicală este adesea cea mai bună opțiune, dar incapacitatea de a elimina în totalitate toate celulele canceroase poate duce la recidivă și metastazare. Câmpurile de tratare a tumorilor (TTF), care utilizează câmpuri electrice alternative pentru a întrerupe capacitatea celulelor canceroase de a se diviza, oferă o nouă opțiune potențială de tratament pentru tumorile cerebrale. Pentru pacienții cu glioblastom, TTF-urile sunt eliberate după rezecția chirurgicală și finalizarea chimioterapiei și radioterapiei. Studiile clinice au arătat că tehnica poate extinde în mod semnificativ supraviețuirea pentru unii pacienți.
Cu toate acestea, dispozitivele TTF aprobate comercial pentru uz clinic sunt greu de utilizat. Pacienții cu capul ras poartă un dispozitiv asemănător unui capac care conține matrice de traductoare care livrează TTF-urile la creier timp de 18 ore zilnic, timp de un număr de zile prescris. Capacul este utilizat cu un generator de câmp electric, o sursă de alimentare și un cablu de conectare.
Cercetătorii din provincia Guangdong din China au dezvoltat acum o alternativă promițătoare: un dispozitiv implantabil de tratare a tumorilor alimentat cu ultrasunete (UP-TTD). Sistemul TTF fără fir de dimensiunea unui cip ar putea fi de mare beneficiu, făcând tratamentul mai ușor de urmat de către pacienți și, potențial, reducând costurile.
Investigatorul principal Bingzhe Xu, of Universitatea Sun Yat-sen în Shenzhen, iar co-cercetătorii au testat cu succes UP-TTD in vitro cu celule canceroase umane şi in vivo cu șobolani de laborator. Scriind în Avansuri de știință, ei observă că dispozitivul a inhibat rata de creștere a celulelor tumorale umane cu aproximativ 58% și a redus dimensiunea tumorilor maligne din creierul șobolanului cu 78% în comparație cu martorii.
Oprirea ciclului celular
TTF-urile funcționează prin perturbarea mitozei, procesul de diviziune celulară, care apare mai frecvent în celulele canceroase decât în celulele sănătoase. TTF-urile nu afectează celulele neuronale normale, ci mai degrabă acționează asupra proteinelor specifice foarte încărcate din celulele canceroase, care sunt esențiale pentru diviziunea celulară, încetinind astfel creșterea tumorii și capacitatea sa de a se răspândi.
Pentru a-și crea dispozitivul implantabil, Xu și colegii au integrat toate componentele într-un singur cip cu membrană flexibilă cu o grosime mai mică de 500 µm, capabil să se adapteze la suprafețele neregulate din interiorul creierului. Componenta de bază este un convertor de energie cu ultrasunete fără fir care cuplează vibrațiile mecanice ultrasonice cu un generator triboelectric pentru a converti energia mecanică în electrică. UP-TTD este ambalat într-un strat subțire de material biocompatibil pentru biosecuritate și este proiectat pentru a menține o ieșire stabilă în diferite condiții de mediu.
La excitarea ultrasunetelor externe, UP-TTD generează un câmp electric alternant reglabil. Pentru siguranța pacientului, echipa recomandă o densitate de putere a ultrasunetelor de 0.2 până la 0.4 W/cm2 și câmpuri electrice de frecvență intermediară de 100 până la 300 kHz.
Cercetătorii au analizat mai întâi impactul UP-TTD asupra celulelor glioblastomului in vitro. După 12 ore de expunere la UP-TTD, rata de proliferare a tumorii a fost inhibată semnificativ. Apoi au implantat dispozitivul în creierul șobolanilor purtători de tumori. În comparație cu animalele de control care nu au primit niciun tratament, șobolanii tratați au prezentat zone mult mai mici de cancer, indicând un efect semnificativ de inhibare a tumorii. in vivo.
Verificarea siguranței
Nivelurile ridicate de energie ultrasunete pot exercita efecte termice și mecanice neașteptate care pot provoca necroză, apoptoză și comportament anormal al celulelor. Din acest motiv, cercetătorii au înregistrat schimbările de temperatură în timp real după implantarea dispozitivului și într-un grup de control de șobolani purtători de tumori tratați doar cu ultrasunete. Niciunul dintre creierele de șobolan din niciunul dintre grupuri nu a experimentat o creștere semnificativă a temperaturii și nu au existat răspunsuri inflamatorii în timpul unei perioade de observație de 21 de zile.
Dispozitivul magnetic montat pe cap micșorează tumora cerebrală
Pe lângă faptul că atenuează nevoia de a folosi echipament voluminos și de a purta șapcă, UP-TTD necesită doar o tehnică minim invazivă pentru implantare. În plus, pot fi implantate mai multe dispozitive pentru a crește efectul terapeutic. Spre deosebire de TTF-urile tradiționale care tratează capul ca întreg, dispozitivul implantabil permite un volum controlabil de până la 1 cm.3 – rezoluție spațială de peste 1000 de ori mai bună decât tehnicile existente. UP-TTD este compatibil cu majoritatea dispozitivelor comerciale cu ultrasunete, extinzând fezabilitatea pentru aplicarea generală.
„Rezultatele încurajatoare ale UP-TTD ridică posibilitatea unei noi modalități pentru tratamentul cancerului cerebral”, scriu autorii. „Acest dispozitiv nu numai că oferă o soluție implantabilă sigură, eficientă și de încredere pentru tratamentul tumorilor cerebrale, dar oferă și o nouă speranță pentru salvarea pacienților cu tumori cerebrale.”
