利用由极薄的花瓣制成的微小颗粒，药物可以准确地通过血流输送到特定目标，如肿瘤或血块。超声波等声学方法有助于在体内导航这些颗粒并确定其位置。这种方法具有优势，因为超声波在医学实践中被广泛使用。
这些微小颗粒类似于精致的纸花或沙漠玫瑰。医生可以利用它们将药物准确地送到身体所需的位置。此外，由于这些颗粒能够散射声波，因此可以使用超声波轻松监测它们。
如何能够将药物精确地送到身体所需的位置？研究人员多年来一直在探索这个问题。例如，直接向肿瘤输送癌症药物可以确保它们在该部位发挥作用，从而减少对身体其他部位的副作用。正在进行的研究专注于识别可以附着治疗药物的载体颗粒。这些颗粒必须满足几个标准，包括：能够吸收尽可能多的活性物质分子；能够使用超声波等简单技术在血流中导航；以及能够通过非侵入性影像技术跟踪它们的行程。成功确认药物的输送依赖于最后一个标准。
找到满足所有这些标准的通用解决方案证明是困难的。来自苏黎世联邦理工大学的一个团队现在引入了一种特殊类型的颗粒，满足所有这些要求。除了它们的有效性外，这些颗粒在显微镜下的外观也非常有趣，类似于微型纸花或沙漠玫瑰。由极薄的花瓣构成，这些颗粒呈花朵形状，直径在一到五微米之间，稍微小于红血球。
这种独特的形状带来了两个关键好处。首先，花瓣颗粒相对于其大小具有巨大的表面积。紧密堆叠的花瓣之间的空间仅有几纳米宽，像毛孔一样运作。这种设计使它们能够吸收大量的治疗药物。其次，这些花瓣能够散射声波或涂覆光吸收分子，使其在超声波或光声成像技术中易于可视化。
这些突破性的研究成果由丹尼尔·拉赞斯基和梅廷·西提领导的研究团队在《先进材料》期刊上发表。拉赞斯基担任生物医学成像教授，在苏黎世联邦理工大学和苏黎世大学有共同任职，而西提是微型机器人领域的专家，最近从苏黎世联邦理工大学和斯图加特的马克斯·普朗克智能系统研究所转职至伊斯坦布尔的科克大学。
比气泡更有效
“传统上，研究人员主要探索微小气泡作为通过血流输送的手段，利用超声波或类似技术，”共同作者、拉赞斯基团队的博士生保罗·维德解释道。“我们现在已经表明固体微颗粒也可以通过声学方式引导。”这些花瓣颗粒相对于气泡的优势在于它们能够携带更大量的活性成分分子。
研究团队已经在培养皿中进行实验，证明花瓣颗粒可以装载癌症药物。他们还将这些颗粒注入小鼠的循环系统中。利用聚焦超声，他们成功将颗粒保持在血液循环中的特定位置，即使在快速血流中也是如此。聚焦超声涉及将声波集中在特定位置。“本质上，我们不仅是注射颗粒然后祈祷好结果。我们积极控制它们的位置，”维德表示。研究人员希望将来可以将此技术应用于向肿瘤或阻塞血管的血块输送药物。
这些颗粒可以由各种材料制成，并可以根据其预期用途和研究人员选择的成像技术进行不同的涂层。“这个基本概念是由它们的形状驱动的，而不是由它们构成的材料，”维德说。在他们的研究中，他们详细研究了由氧化锌制成的花瓣颗粒，以及由聚酰亚胺和镍与有机化合物的复合材料制成的颗粒。
研究人员现在旨在进一步增强他们的概念。他们计划进行更多动物试验，以便在这项技术能够对患有心血管疾病或癌症的患者产生有益影响之前。
