ใช้ nanodroplet และเครื่องเจาะอัลตราซาวนด์ทำลายลิ่มเลือด

---

นักวิจัยสาขาวิศวกรรรมได้พัฒนาเทคนิคใหม่ในการกำจัดลิ่มเลือดที่ทำลายได้ยาก โดยใช้ nanodroplets และ “เครื่องเจาะ” อัลตราซาวนด์ทำให้ลิ่มเลือดแตกจากภายในสู่ภายนอก  เทคนิคนี้ยังไม่ได้ผ่านการทดลองทางคลินิก  ขณะที่การทดสอบในหลอดทดลองแสดงให้เห็นผลที่มีโอกาสประสบความสำเร็จ     
    การทะลวงผ่านลิ่มเลือดที่หนาเป็นหนึ่งในปัญหาท้าทายที่สำคัญของการผ่าตัดหลอดเลือด แม้จะมีการประดิษฐ์อุปกรณ์ที่ใช้สายสวนออกมาหลายแบบ ซึ่งใช้อยู่ในปัจจุบัน แต่ผู้ป่วยหลายคนมีลิ่มเลือดที่จัดการได้ยากเกินกว่าอุปกรณ์ที่ดีที่สุดที่มีอยู่ในปัจจุบันจะสามารถทำได้
    วิธีการใหม่นี้ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อการรักษาลิ่มเลือดที่หดตัว ซึ่งก่อตัวขึ้นมาเป็นเวลานานและมีลักษณะที่หนามาก  เป็นลิ่มเลือดที่รักษาได้ยากมาก เพราะมีรูพรุนน้อยกว่าลิ่มเลือดอื่น ๆ จึงไม่ง่ายที่ยาจะละลายลิ่มเลือดเพื่อทะลวงเข้าไปภายในได้
    เทคนิคใหม่มีส่วนประกอบสำคัญ 2 ส่วน คือ หยดนาโน (nanodrolet) และเครื่องเจาะอัลตราซาวนด์ (ultrasound drill)
    Nanodroplet ประกอบด้วย ทรงกลมไขมันขนาดเล็กมาก ที่บรรจุด้วย perfluorocarbons (PFCs) เหลว
    สำหรับ nanodroplet นี้บรรจุด้วย PFCs ที่มีจุดเดือดต่ำโดยเฉพาะ ซึ่งหมายความว่า พลังงานอัลตราซาวนด์ปริมาณเล็กน้อยจะทำให้ของเหลวเปลี่ยนเป็นก๊าซได้  โดยในขณะที่มันกำลังเปลี่ยนเป็นก๊าซ PFCs จะขยายตัวอย่างรวดเร็ว ทำให้ nanodrophet กลายเป็นไอและก่อตัวเป็นฟองขนาดเล็กมากจนมองด้วยตาเปล่าไม่เห็น (microscopic bubbles)
    “เราได้ส่ง nanodroplets ไปยังบริเวณที่มีลิ่มเลือดอยู่ และเนื่องจาก nanodroplets มีขนาดเล็กมาก มันจึงสามารถทะลุผ่านและเปลี่ยนสภาพเป็นฟองขนาดเล็กมากภายในลิ่มเลือด เมื่อสัมผัสกับอัลตราซาวนด์” Leela Goel ผู้เขียนรายงานคนที่ 1 กล่าว  Goel เป็นนักศึกษาปริญญาเอกในคณะวิศวกรรมชีวการแพทย์ร่วมแห่ง North Carolina State University และ University of North Carolina ที่ Chapel Hill
    หลังจากฟองขนาดเล็ก (microbubbles) ก่อตัวภายในลิ่มเลือด การสัมผัสของลิ่มเลือดกับอัลตราซาวนด์อย่างต่อเนื่องจะแกว่งฟองขนาดเล็กนั้น การสั่นอย่างเร็วของฟองขนาดเล็กจะทำให้มันเป็นเหมือนเครื่องเจาะหินขนาดเล็กที่เจาะหินด้วยแรงอัดของอากาศ รบกวนโครงสร้างกายภาพของลิ่มเลือดและช่วยให้ลิ่มเลือดสลายตัว  
การสั่นสะเทือนนี้ยังสร้างรูขนาดใหญ่ขึ้นในมวลของลิ่มเลือด ซึ่งจะปล่อยให้ยาละลายลิ่มเลือดที่นำโดยเลือดสามารถทะลวงลึกเข้าไปในลิ่มเลือดและทำให้ลิ่มเลือดแตกสลายออก
    เทคนิคนี้เป็นไปได้จริงด้วยเครื่องเจาะอัลตราซาวนด์ ซึ่งเป็นอุปกรณ์สร้างคลื่นอัลตราซาวนด์และมีขนาดเล็กพอสำหรับใส่เข้าไปในหลอดเลือดผ่านสายสวน  เครื่องเจาะสามารถเล็งเป้าอัลตราซาวนด์ไปข้างหน้าโดยตรง ซึ่งทำให้มีความแม่นยำสูงมาก  
อุปกรณ์นี้ยังสามารถส่งพลังงานอัลตราซาวนด์ในขนาดที่มากพอไปยังตำแหน่งเป้าหมายโดยตรง เพื่อกระตุ้น nanodroplets โดยไม่ทำให้เกิดความเสียหายกับเนื้อเยื่อปกติที่อยู่โดยรอบ  เครื่องเจาะนี้ได้รวมเอาท่อที่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถฉีด nanodroplets ตรงบริเวณที่อยู่ของลิ่มเลือดได้
ในการทดสอบในหลอดทดลอง คณะผู้วิจัยได้เปรียบเทียบการรักษาด้วยยา ร่วมกับการใช้ฟอง microbubble กับอัลตราซาวนด์เพื่อกำจัดลิ่มเลือด และการรักษาด้วยเทคนิคใหม่ซึ่งใช้ nanodroplet กับอัลตราซาวนด์ในส่วนผสมต่าง ๆ
    “เราได้พบว่าการใช้ nanodropplet, อัลตราซาวนด์ และยาให้ประสิทธิผลดีที่สุด โดยลดขนาดของลิ่มเลือดลงได้ร้อยละ 40 บวก/ลบ ร้อยละ 9” Xiaoning Jiang ศาสตราจารย์สาขา Mechanical and Aerospace Engineering ที่ NC State และผู้ร่วมเขียนรายงานกล่าว
    “การใช้ nanodroplets และอัลตราซาวนด์อย่างเดียวลดมวลลิ่มเลือดลงได้ร้อยละ 30 บวก/ลบ ร้อยละ 8 วิธีรักษาที่ดีที่สุดลำดับถัดไป ได้แก่ การรักษาด้วยยา, microbubbles และอัลตราซาวนด์ ซึ่งลดมวลลิ่มเลือดได้เพียงร้อยละ 17 บวก/ลบ ร้อยละ 9  การทดสอบทั้งหมดนี้ได้ดำเนินการด้วยช่วงเวลาการรักษา 30 นาทีเท่ากัน
    “ผลการทดลองดังกล่าวในช่วงแรกมีความหวังอย่างมากว่าจะประสบความสำเร็จในอนาคต”
    “มีการศึกษาการใช้อัลตราซาวนด์เพื่อรบกวนลิ่มเลือดมาหลายปีแล้ว โดยประกอบด้วยการศึกษาที่สำคัญหลายชิ้นกับผู้ป่วยในยุโรป ซึ่งความสำเร็จมีอยู่จำกัด” Paul Dayton ศาสตราจารย์สาขาวิศวกรรมชีวการแพทย์ที่ UNC และ NC State กล่าว อย่างไรก็ตาม การเพิ่ม nanodroplets ที่มีจุดเดือดต่ำ ร่วมกับเครื่องเจาะอัลตราซาวนด์ได้แสดงให้เห็นความก้าวหน้าที่สำคัญในเทคโนโลยีนี้”
    “ขั้นตอนต่อไปจะเป็นการทดสอบก่อนคลินิกในตัวแบบสัตว์ทดลอง ซึ่งจะช่วยให้เราเข้าใจว่าเทคนิคนี้จะมีความปลอดภัยและได้ผลอย่างไรในการรักษาภาวะลิ่มเลือดอุดตันในหลอดเลือดดำส่วนลึก (deep vein thrombosis)” Zhen Xu ศาสตราจารย์สาขาวิศวกรรมชีวการแพทย์ที่ University of Michigan และผู้ร่วมเขียนรายงานกล่าว
มีการเผยแพร่รายงานเรื่อง “Nanodroplet-Mediated Catheter-Directed Sonothrombolysis of Retracted Bood Clots” ในวารสาร Microsystems & Nanoengineering