Ультразвук помог определить положение гидрогелевых имплантатов

Уральские ученые предложили безопасный метод обнаружения гидрогелей в организме человека с помощью ультразвука. Эти материалы могут использоваться для адресной доставки лекарств, поэтому важно уметь отслеживать их местоположение. Статья опубликована в журнале Sensors.

Феррогель — это полимерная сеть, содержащая большое количество жидкости и крошечные частички малотоксичного оксида железа. Такой материал можно использовать в качестве основы для выращивания клеток, поэтому его имплантация может помочь заживлять повреждения тканей. Кроме того, движением таких феррогелей можно управлять с помощью внешнего магнитного поля. Это значит, что такие материалы также можно использовать для адресной доставки лекарственных средств. Но чтобы контролировать передвижения лекарства и процесс заживления поврежденных тканей, необходим безопасный метод, позволяющий «увидеть» феррогель в организме.

Чтобы отслеживать магнитные частицы в организме, российские ученые, поддержанные грантом Российского научного фонда, решили использовать ультразвуковую диагностику. Она основана на том факте, что ультразвук, проходя через ткани разной плотности, поглощается в различной степени. Измерение сигнала после отражения звуковой волны помогает увидеть инородные включения внутри организма, особенно если их плотность намного превышает плотность тканей.

Авторы новой работы создали гели с разной концентрацией наночастиц и изготовили на их основе образцы двух типов: тонкие цилиндры для моделирования направленной доставки лекарств и круглые пластины в качестве модели имплантатов для заживления тканей. Первые помещали в силиконовую трубку, которая выполняла роль кровеносного сосуда, а вторые — в заполненную раствором емкость. С помощью аппарата УЗИ ученые достаточно точно определили положение и границы феррогелей во всем диапазоне концентраций наночастиц.

Интересно, что длина волны ультразвуковых волн для медицинской диагностики намного больше, чем размер наночастиц оксида железа. Это означает, что на интенсивность отраженного эхосигнала влияют не сами наночастицы, а их совокупность. Чтобы объяснить полученные результаты, ученые создали реалистичную теоретическую модель. Они предположили, что под действием звуковых волн происходит взаимодействие сетки гидрогеля с водой и магнитными частицами, создающее дополнительное сопротивление на пути звуковых волн.

«Результаты ультразвуковой локации феррогелей подтолкнули нас по-новому взглянуть на взаимодействие полимерной сети геля с растворителем и наночастицами. Феррогели открывают новые возможности для регенеративной медицины и адресной доставки лекарств, поэтому мы планируем опробовать другие методы обнаружения частиц, а также изучить механизмы распространения ультразвука в гидрогелях с различными физическими параметрами», — резюмировала профессор Института естественных наук и математики Уральского федерального университета Галина Курляндская.

В работе также принимали участие сотрудники Уральского государственного медицинского университета, Института электрофизики Уральского отделения РАН, Института физики металлов имени М. Н. Михеева Уральского отделения РАН и Университета страны Басков в Испании, где была выполнена детальная аттестация магнитных свойств феррогелей.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.