超声技术在活体组织中构建新血管

2024-10-09 10:41来源:本站编辑

这项新技术可用于治疗一系列医疗应用中的受损组织,包括治疗整容手术。

一种最常用于医学成像的技术正被重新定位为一种新工具,用于恢复因疾病、损伤和重建手术而受损组织的血液流动。罗切斯特大学的生物医学工程师正在利用超声波来组织内皮细胞(血管的组成部分),使其形成能在几天内促进新血管网络生长的模式。

Kevin J. Parker生物医学工程特聘教授、罗切斯特生物医学超声中心主任Diane Dalecki说:“我们开发了一种新技术,利用与超声场相关的一些力,即声辐射力,作用于材料中的细胞,使它们移动到不同的空间位置。”“通过改变声场的频率,我们可以控制细胞之间的距离。根据我们使用的模式,我们可以创造不同类型的血管形态。”

由Dalecki和药理学、生理学和生物医学工程教授Denise Hocking领导的一个团队,已经利用这项技术在体外设计了具有新血管网络的组织。在他们最近发表的研究中,他们表明声学模式也可以用来直接在体内产生新的血管。来自美国国立卫生研究院的一笔200万美元的新拨款将帮助研究人员改进他们的体内声学模式技术。

霍金说:“我们希望直接在体内诱导新血管的形成,而不是在体外制造一种工程组织产品,然后将其植入体内。”“超声波具有穿透组织的能力,并且已经在许多临床应用中使用,那么为什么不尝试在局部产生新的血管呢?”

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微调:在生物医学工程教授戴安·戴勒茨基的实验室里,超声研究技术员萨拉·雷曼正在调整声学模式装置。(罗切斯特大学图片/ J. Adam Fenster)

该项目的第一步将是找到细胞和水凝胶的理想组合,以最好地形成新血管。该团队希望从患者的脂肪组织中获得必要的细胞宿主,而不是经历从骨髓中提取干细胞的漫长过程。

“我们还必须创新一些新的仪器来在体内进行手术,”Dalecki说。“我们在体外使用的方法有一个传感器和一个反射器,但你不能把反射器放在体内。我们正在测试的一种方法是使用一个全息透镜换能器,其中包括一个3d打印的面罩,而另一种方法是使用两个相交的超声波光束在体内非侵入性地产生一个声波驻波场。”

一旦该小组完成了这些步骤,他们的目标是在临床相关模型中演示该过程。最终,研究人员希望这种方法能广泛应用于医疗领域,包括伤口愈合、整形手术和癌症手术。

霍金说:“在重建手术中,比如肿瘤切除后,你已经取出了很多组织,你可以用填充物代替,但没有血管。”“结果,很多人的周围组织都失去了血管,我们称之为缺血性损伤。这会导致该区域的细胞和组织死亡。我们希望能够重建这些小微血管,以恢复良好的血液流动并保护组织。”

Dalecki和霍金将与罗切斯特大学医学中心的专家合作,包括血管外科医生Doran Mix和名誉教授Howard Langstein,以及华盛顿大学工业和医学超声中心的Mohamed Ghanem。

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