RU2688013C1 - Неинвазивный способ повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера - Google Patents
Неинвазивный способ повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688013C1 RU2688013C1 RU2017140310A RU2017140310A RU2688013C1 RU 2688013 C1 RU2688013 C1 RU 2688013C1 RU 2017140310 A RU2017140310 A RU 2017140310A RU 2017140310 A RU2017140310 A RU 2017140310A RU 2688013 C1 RU2688013 C1 RU 2688013C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- brain
- bbb
- laser
- permeability
- minutes
- Prior art date
Links
- 210000001218 blood-brain barrier Anatomy 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 230000035699 permeability Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 230000008499 blood brain barrier function Effects 0.000 claims abstract description 46
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 claims abstract description 22
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 17
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 claims abstract description 7
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 claims abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 16
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000036403 neuro physiology Effects 0.000 abstract 1
- 210000005013 brain tissue Anatomy 0.000 description 12
- 229920002307 Dextran Polymers 0.000 description 11
- 239000002502 liposome Substances 0.000 description 10
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 5
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 4
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 4
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 238000004624 confocal microscopy Methods 0.000 description 3
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 3
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 3
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 208000014644 Brain disease Diseases 0.000 description 2
- 208000006011 Stroke Diseases 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 210000003169 central nervous system Anatomy 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- MHMNJMPURVTYEJ-UHFFFAOYSA-N fluorescein-5-isothiocyanate Chemical compound O1C(=O)C2=CC(N=C=S)=CC=C2C21C1=CC=C(O)C=C1OC1=CC(O)=CC=C21 MHMNJMPURVTYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 2
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 description 2
- 210000004761 scalp Anatomy 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- 208000024827 Alzheimer disease Diseases 0.000 description 1
- 206010002329 Aneurysm Diseases 0.000 description 1
- 206010008111 Cerebral haemorrhage Diseases 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010073306 Exposure to radiation Diseases 0.000 description 1
- 208000032843 Hemorrhage Diseases 0.000 description 1
- 241000425571 Trepanes Species 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 239000001045 blue dye Substances 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 230000002490 cerebral effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 210000003725 endotheliocyte Anatomy 0.000 description 1
- 244000144993 groups of animals Species 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 230000007794 irritation Effects 0.000 description 1
- FZWBNHMXJMCXLU-BLAUPYHCSA-N isomaltotriose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1OC[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O)O1 FZWBNHMXJMCXLU-BLAUPYHCSA-N 0.000 description 1
- 210000005246 left atrium Anatomy 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 239000003068 molecular probe Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 description 1
- 150000003904 phospholipids Chemical class 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- YNJBWRMUSHSURL-UHFFFAOYSA-N trichloroacetic acid Chemical compound OC(=O)C(Cl)(Cl)Cl YNJBWRMUSHSURL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области экспериментальной медицины, а именно к нейрофизиологии, и может быть использовано для неинвазивного повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) у мышей. Воздействуют лазерным излучением на мозг без вскрытия черепа длиной волны 1268 нм с мощностью 10-300 мВт в течение 3-17 минут. Способ обеспечивает повышение эффективности проницаемости ГЭБ за счёт глубокой проникающей способности лазерного излучения, воздействующего неинвазивно. 3 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области экспериментальной медицины, а именно к созданию неинвазивного способа повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) и может быть использовано для доставки лекарственных препаратов в мозг и лечения болезней центральной нервной системы.
Известен способ повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера (см. патент РФ № 2391107, МПК А61К33/14, опуб.10.06.2010), заключающийся во введении озонированного физиологического раствор, при этом введение осуществляют интракаротидно однократно с концентрацией озона 0,7 мг/л и дозой озона 0,0035 мг/кг. Способ позволяет обеспечить увеличение времени проницаемости гематоэнцефалического барьера.
Однако, способ является инвазивным. Кроме того, он трудоёмок и сложен в исполнении, так как предусматривает интракаротидное введение озона.
Известен способ раскрытия гематоэнцефалического барьера в головном мозге субъекта неинвазивным методом (см. WO 2007 035721, МПК А61N 1/00, опуб. 29.03.2007), заключающийся в воздействии на мозг ультразвукового излучения, при этом применяют фокусированный ультразвуковой луч с частотой 1,525 МГц, скоростью распространения около 10 Гц и длительностью импульса 20 мс.
Однако, применение ультразвукового воздействия для открытия ГЭБ мало эффективно, поскольку для доставки лекарственных препаратов в ткани мозга наряду с таким воздействием необходимо дополнительное применение микрокапсул, что усложняет способ и приводит к значительным затратам для его реализации. Кроме этого, воздействие мощной ультразвуковой волны приводит к нагреву до 40оС циркулирующих в крови микрокапсул, что приводит наряду с повышением проницаемости ГЭБ и к таким негативным последствиям, как мозговые геморрагии и отек тканей головного мозга.
Наиболее близким к заявляемому является неинвазивный способ повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера (см. статью «Новый неинвазивный метод повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера с помощью звука» авторов Гекалюк А.С., Уланова М.В., Бодрова А.А., Сагатова М.М., Федорова В.А. Семячкина-Глушковская О.В. https://medconfer.com ID: 2017-03-4353-T-14953), заключающийся в воздействии на мозг звука (110 дБ, 370 Гц). Способ позволяет повысить проницаемость ГЭБ в течение 4-х часов, что подтверждается проникновением в ткани мозга некоторых высокомолекулярных и низкомолекулярных веществ, а также воды.
Однако, звук оказывает воздействие на все отделы мозга и не обеспечивает избирательного эффекта. Метод может быть применен для доставки лекарственных препаратов при общем лечении тканей мозга, когда не требуется воздействие на определенные центры, например, при болезни Альцгеймера и депрессиях. Использование данного метода для лечения многих других заболеваний мозга, таких как инсульт, онкология, аневризмы, травмы невозможно.
Техническая проблема способа заключается в повышении эффективности проницаемости гематоэнцефалического барьера за счёт глубокой проникающей способности лазерного излучения, воздействующего неинвазивно, при расширении возможностей лечения широкого спектра заболеваний мозга, безопасности и экономичности метода.
Технический результат заключается в осуществлении целенаправленного и дозированного лазерного воздействия на ткани мозга с заданной глубиной (250 мкм), осуществляемого стереотаксически, без повреждений кожи и черепа.
Техническая проблема изобретения решается тем, что в неинвазивном способе повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера путём воздействия излучения, согласно изобретению, воздействуют лазерным излучением длиной волны 1268 нм с мощностью 10-300 мВ в течение 3-17 минут.
Для достижения максимально высоких результатов воздействие осуществляют с мощностью 70 мВ в течение 7 минут.
В известных авторам источниках патентной и научно-технической информации не описано способа повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера путём неинвазивного целенаправленного и дозированного воздействия на череп и кожу лазерного излучения длиной волны 1268 нм с мощностью 10-300 мВ в течение 3-17 минут, приводящее к открытию ГЭБ.
С помощью лазера 1268 нм ГЭБ открывается обратимо (на 1 час), после чего отмечается быстрое восстановление барьерной функции мозга, что важно для подтверждения безопасности применения предлагаемого способа. Интенсивность лазерного воздействия контролируются временем и мощностью лазерного излучения.
Путем случайного экспериментального подбора выходной мощности лазера в опытах на мышах по тестированию проницаемости ГЭБ к высокомолекулярным веществам, таким как белковый комплекс краски Evans Blue (68 кДа), установлено, что наиболее эффективная выходная мощность лазера для открытия ГЭБ – 70 мВ, когда концентрация указанной краски увеличивается в 36 раз по сравнению с контролем (p<0.001). Применение меньших мощностей и даже сверх мощного лазерного воздействия (в 10 раз превышающего минимальную мощность) приводит к менее эффективному открытию ГЭБ: 10 мВ – в 20 раз (p<0.001), 30 мВ в – в 31 раз (p<0.001), 300 мВ – в 23 раза (p<0.001). Сверхмощное воздействие приводит к длительному восстановлению ГЭБ, что лимитирует применение высоких мощностей лазера.
Эффективное время воздействия лазера на ГЭБ также устанавливается путем случайного подбора наиболее значимых изменений в проницаемости ГЭБ для высоко- и низкомолекулярных соединений. Выявлено, что время, достаточное для развития эффективного воздействия лазера на всех мощностях – 7 мин, применение меньшего времени не оказывает эффектов на ГЭБ. Увеличение времени до 25 мин приводит к одинаковым изменениям со стороны ГЭБ, что и 7 мин лазерного воздействия. Дальнейшее увеличение лазерного излучения не приводит к более выраженному повышению проницаемости ГЭБ, однако, оказывает негативные воздействия на стенки сосудов в виде мелких диапедезных кровоизлияний.
Применение лазера 1268 нм не требует дополнительного использования фотосенсибилизаторов, т.к. лазер сам генерирует образование синглетного кислорода, который стимулирует открытие ГЭБ за счет временного раздражения мембран сосудов мозга (см. статью O.V.Semyachkina-Glushkovskaya, S.G. Sokolovski, A. Goltsov, A.S. Gekaluyk, O.A. Bragina, E.I. Saranceva, V.V. Tuchin, E.U. Rafailov. Laser-induced generation of singlet oxygen and its role in the cerebrovascular physiology / Progress in Quantum Electronics. 2017, Vol. 55, P.112-128).
Сказанное позволяет сделать вывод о наличии в заявляемом изобретении критерия «изобретательский уровень».
Способ поясняется иллюстрациями, где представлены:
на фиг. 1 - результаты конфокальной микроскопии проницаемости ГЭБ для декстрана с молекулярной массой 70 кДа до воздействия лазерного излучения и после;
на фиг. 2 - данные гистологического исследования проницаемости ГЭБ для воды до и после воздействия лазерного излучения;
на фиг. 3 - результаты конфокальной микроскопии проницаемости ГЭБ для липосом (100 нм) до и после воздействия лазерного излучения.
Способ осуществляется следующим образом.
Берут лазер с длиной волны 1268 нм.
Объект исследования (в нашем случае это беспородная белая мышь) фиксируют в стереотаксической установке на расстоянии от источника излучения, исходя из выбранной дозы.
Воздействуют излучением лазера мощностью 10-300 мВ в течение 3-17 минут, при этом воздействие осуществляют целенаправленно на выбранную область мозга, не травмируя кожу черепа, на максимальную глубину (250 мкм), обусловленную проникающей способностью лазера.
Эксперименты проводились на беспородных белых мышах, которых разделяли на группы для подбора эффективности мощности и времени лазерного воздействия. Выбирают низкие мощности от 10 до 70 мВ и одну сверхмощную – 300 мВ, т.е. в 10 раз превышающую самую низкую возможную мощность лазера.
На каждую тестируемую мощность лазера также методом подбора выявляют эффективное время лазерного излучения. Время выбирают произвольно от 3 до 25 мин на каждую выходную мощность лазера.
В качестве примера, для достижения предлагаемого способа было сформировано 16 групп мышей по 8 особей в каждой: 10 мВ – 3 мин, 10 мВ – 7 мин, 10 мВ – 17 мин, 10 мВ – 25 мин; 30 мВ – 3 мин, 30 мВ – 7 мин, 30 мВ – 17 мин, 30 мВ – 25 мин; 70 мВ – 3 мин, 70 мВ – 7 мин, 70 мВ – 17 мин, 70 мВ – 25 мин; 300 мВ – 3 мин, 300 мВ – 7 мин, 300 мВ – 17 мин, 300 мВ – 25 мин.
В каждой группе через 1 час после применения лазерного воздействия мозг каждой особи забирали для оценки эффективности повышения проницаемости ГЭБ к высоко- и низкомолекулярным соединениям. Время 1 час выбрано в соответствии с предыдущими исследованиями, где было показано, что вне зависимости от типа воздействия, ГЭБ открывается через 1-1.5 часа после воздействия (см, например, прототип к данной заявке - статью Гекалюк А.С., Уланова М.В., Бодрова А.А., Сагатова М.М., Федорова В.А., Семячкина-Глушковская О.В. https://medconfer.com ID: 2017-03-4353-T-14953).
Для оценки проницаемости ГЭБ для высокомолекулярных соединений были выбраны тесты с краской Evans Blue и декстран, которые рекомендованы для анализа эффективного открытия ГЭБ (A. Hoffmann, J. Bredno, M. Wendland, N. Derugin, P. Ohara, and M. Wintermark, “High and low molecular weight fluorescein isothiocyanate (FITC)-dextran to assess blood-brain barrier disruption: technical consideration,” Transl. Stroke Res. 2(1), 106–111 (2011)). Все описанные выше группы были использованы для введения краски. Дополнительно (по 5 особей в каждой выше указанной группе) были сформированы такие же группы для введения декстрана.
Подробное описание протоколов введения представлено в статье (Semyachkina-Glushkovskaya O., Kurths J., Borisova E., Sokolovsky S., Mantareva N., Angelov I., Shirokov A., Navolokin N., Shushunova N., Khorovodov A., Ulanova M., Sagatova M., Ahranovich I., Sindeeva O., Gekalyuk A., Bordova A., Rafailov E. Photodunamic opening of blood-brain barrier / Biomedical Optics Express. 2017. 8(11): https://doi.org/10.1364/BOE.8.005040).
Исследования проводили следующим образом. Каждой мыши через 1 час после лазерного воздействия внутривенно через хвостовую вену вводили краску Evans Blue (Sigma Chemical Co., St. Louis, MI, USA, 2 мг/25 г мыши, 1% раствор), которая циркулировала в крови 30 мин в соответствии со стандартным протоколом, далее проводили перфузию тканей мозга путем введения 20 мл физиологического раствора через левое предсердие. Далее животное декапитировали, мозг извлекали и проводили протокол спектрофлуориметрического определения содержания краски в тканях мозга, описанного в данной публикации (H. L. Wang and T. W. Lai, “Optimization of Evans blue quantitation in limited rat tissue samples,” Sci. Rep. 4,6588 (2014)).
Краткое содержание протокола: готовят 1% раствор Evans Blue, растворяя в 0.9% физиологическом растворе; фильтруют; вводят краску внутривенно, медленно; осуществляют циркуляцию Evans Blue в течение 30 минут; осуществляют декапитацию, затем гомогенизацию мозга; добавляют к гомогенату1 мл физиологического раствора и оставляют на 1 час при комнатной температуре; центрифугируют в течение 10 минут на 10000 оборотах, фильтруют; в профильтрованную часть добавляют трихлоруксусную кислоту 50% в соотношении 1:3; центрифугируют в течение 10 минут на 10000 оборотах; фильтруют; в профильтрованную часть добавляют спирт 96% в соотношении 1:3; оценивают результат спектрофлуориметрически 620/680 нм.
Наиболее яркие результаты экспериментов представлены в таблице.
Декстран (Sigma Chemical Co., St. Louis, MI, USA, 4 мг/25 г мыши, 0.5 % раствор) вводили внутривенно через хвостовую вену через 1 час после лазерного воздействия с последующей циркуляцией в крови 5 мин. После чего животное декапитировали, мозг извлекали, помещали в буферный формалин 4% и на следующий сутки делали срезы на вибротоме (Leica VT 1000S Microsystem, Germany) толщиной 50 мкм.
Таблица
Показатели повышения проницаемости ГЭБ в зависимости от интенсивности лазерного воздействия
| Интенсивность лазерного воздействия | Содержание Evans Blue в тканях мозга (мкг/г ткани мозга, iv) |
| До лазерного воздействия (n=7) | 0.48±0.03 |
| 60 мин после лазерного воздействия | |
| 10 мВ, 7 мин (n=10) | 9.97±0.08 * |
| 30 мВ, 7 мин (n=10) | 15.17±0.09 * |
| 70 мВ, 7 мин (n=10) | 17.33±0.07 * |
| 300 мВ, 7 мин (n=10) | 11.37±0.05 * |
*p<0.05 относительно контроля
Оценивали на конфокальном микроскопе (Olympus FV10i-W, Olympus, Japan) выход декстрана из сосудов мозга по следующим визуальным показателям:
Слабый эффект – просачивание декстрана в виде слабого флуоресцентного свечения (облако) вокруг одного сосуда;
Средний эффект - просачивание декстрана в виде сильного флуоресцентного свечения (облако) вокруг одного сосуда;
Сильный эффект - просачивание декстрана в виде сильного флуоресцентного свечения (облако) вокруг группы сосудов;
Диффузный эффект - просачивание декстрана в виде сильного флуоресцентного свечения (облако) вокруг нескольких групп сосудов.
Результаты представлены на фигуре 1.
В группах с введением декстрана мозг также исследовали гистологически для оценки проницаемости ГЭБ для низкомолекулярных соединений, таких как вода. Для этого мозг после формалина помещали в парафин и делали срезы толщиной 4 мкм. Эффект оценивали по появлению пустот вокруг сосудов на гистологических срезах. Результаты представлены на фигуре 2.
В качестве примера, доказывающего эффективность заявляемого способа, изучали доставку в ткани мозга флуоресцентных дипосом 100 нм (25 мМоль в 1 мл физиологического раствора), которые были предоставлены для экспериментов федеральным государственным бюджетным учреждением науки, институтом биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН. Описание синтеза липосом представлено в данной публикации (Boldyrev, I.A. et al. New BODIPY lipid probes for fluorescence studies of membranes. J. Lipid Res. 48, 1518-1532 (2007)). Липосомы являются нанотранспортными системами, которые разработаны для преодоления ГЭБ путем их прохождения через зазоры в эндотелиацитах за счет их фосфолипидной природы, т.е. такой же как в мембранах всех клеток (Alyautdin R., Khalin I., Nafeeza M.I., Haron M.H., Kuznetsov D. Nanoscale drug delivery systems and the blood–brain barrier / International Journal of Nanomedicine 2014:9 795–811).
Эксперименты выполняли в двух группах животных. Контрольная группа составила 5 мышей, которым вводили внутривенно через хвостовую вену липосомы в объемной единице 0.1 мл (2.5 мМоль липосом), давали циркулировать в крови 5 мин и далее животных декапитировали, забирали мозг и помещали в забуференный формалин 4% на сутки. На следующий день делали среды на вибротоме (Leica VT 1000S Microsystem, Germany) толщиной 50 мкм и оценивали на конфокальном микроскопе (Nikon TE 2000 Eclipse, Tokyo, Japan) просачивание липосом через ГЭБ с использованием специального маркера эндолиацитов церебральных сосудов (SMI-1). Для этого на срезы мозга за сутки до эксперимента добавляли первичные антитела SMI-1 (1:500; Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA). Через сутки перед проведением конфокальной микроскопии добавляли вторичные антитела (1:500; Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA, Alexa Four 555; Invitrogen, Molecular Probes, Eugene, OR, USA) для достоверной оценки эффекта прохождения липосом за пределы сосудистой стенки. Положительным эффектом считалось наличие флуоресцентного сигнала от липосом (497/504 нм) за пределами сосудистой стенки.
Результаты исследований показали, что в контроле липосомы не способны проходит через ГЭБ (фигура 3, слева).
Вторая группа мышей в количестве 8 имела тот же протокол, что и контроль, но с использованием лазерного воздействия 1268 нм (70 мВ в течение 7 мин). Данные параметры были выбраны исходя из наиболее значимых результатов, полученных при тестировании лазерного воздействия на проницаемость ГЭБ по показаниям концентрации Evans Blue в тканях мозга (см. таблицу).
Результаты исследования выявили прохождение липосомами ГЭБ под воздействием лазерного излучения (Фигура 3, справа).
Во всех исследованиях, приведенных выше, проводили измерения температуры на поверхности кожи с применением бесконтактного термометра (Pico USB TC-08 thermocouple data logger (USA)). Результаты показали, что применение указанных характеристик лазера не сопровождалось повышением температуры тканей кожи головы и черепа, что исключает вклад температурных воздействий на ГЭБ и подтверждает прямое влияние лазера на барьерную функцию мозга.
Разработанный метод обладает большими преимуществами перед существующими способами открытия ГЭБ.
Во-первых, лазер 1268 нм обладает высокой проникающей способностью, в силу чего не требуется применения инвазивных процедур, которые присутствуют в других методах. Не надо проводить трепанацию черепа и снимать часть скальпа.
Во-вторых, лазер 1268 нм сам продуцирует синглетный кислород, что делает возможным его применение без дополнительного введения фотосенисибилизаторов, которые обладают рядом ограничений их применения в медицине.
В-третьих, открытие ГЭБ обратимо и происходит без повреждения тканей мозга, что делает разработанный метод безопасным в применении и дает преимущества для широкого внедрения в повседневную клинику.
Разработанная технология предназначена как для доставки лекарственных препаратов в мозг, включая наноматериалы, так и для лечения заболеваний центральной нервной системы с помощью прямой генерации синглетного кислорода.
Claims (1)
- Неинвазивный способ повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера у мышей путем воздействия излучения на мозг, отличающийся тем, что воздействуют лазерным излучением на мозг без вскрытия черепа длиной волны 1268 нм с мощностью 10-300 мВт в течение 3-17 минут.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017140310A RU2688013C1 (ru) | 2017-11-21 | 2017-11-21 | Неинвазивный способ повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017140310A RU2688013C1 (ru) | 2017-11-21 | 2017-11-21 | Неинвазивный способ повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2688013C1 true RU2688013C1 (ru) | 2019-05-17 |
Family
ID=66578795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017140310A RU2688013C1 (ru) | 2017-11-21 | 2017-11-21 | Неинвазивный способ повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2688013C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2740123C1 (ru) * | 2019-12-27 | 2021-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Способ лазерной биомодуляции и повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2207172C1 (ru) * | 2002-06-13 | 2003-06-27 | Челябинский государственный институт лазерной хирургии | Способ лазерной терапии черепно-мозговой травмы у больных пожилого и старческого возраста |
| RU2225233C2 (ru) * | 2001-05-03 | 2004-03-10 | Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии | Способ доставки фотосенсибилизатора в опухолевую ткань мозга |
| WO2007035721A2 (en) * | 2005-09-19 | 2007-03-29 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Ultrasound method to open blood brain barrier |
| RU2325200C2 (ru) * | 2006-02-20 | 2008-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО Астрофизика" | Способ лазерного подавления роста и элиминации злокачественных образований |
| RU2621547C2 (ru) * | 2015-06-26 | 2017-06-06 | Андрей Степанович БРЮХОВЕЦКИЙ | Способ дистанционной мультиволновой электромагнитной радионейроинженерии головного мозга человека |
-
2017
- 2017-11-21 RU RU2017140310A patent/RU2688013C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2225233C2 (ru) * | 2001-05-03 | 2004-03-10 | Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии | Способ доставки фотосенсибилизатора в опухолевую ткань мозга |
| RU2207172C1 (ru) * | 2002-06-13 | 2003-06-27 | Челябинский государственный институт лазерной хирургии | Способ лазерной терапии черепно-мозговой травмы у больных пожилого и старческого возраста |
| WO2007035721A2 (en) * | 2005-09-19 | 2007-03-29 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Ultrasound method to open blood brain barrier |
| RU2325200C2 (ru) * | 2006-02-20 | 2008-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО Астрофизика" | Способ лазерного подавления роста и элиминации злокачественных образований |
| RU2621547C2 (ru) * | 2015-06-26 | 2017-06-06 | Андрей Степанович БРЮХОВЕЦКИЙ | Способ дистанционной мультиволновой электромагнитной радионейроинженерии головного мозга человека |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Leuthardt EC et al. Hyperthermic Laser Ablation of Recurrent Glioblastoma Leads to Temporary Disruption of the Peritumoral Blood Brain Barrier. PLoS One. 2016 Feb 24;11(2):e0148613. * |
| Ye Y et al. Opening of brain blood barrier induced by red light and central analgesic improvement of cobra neurotoxin. J Photochem Photobiol B. 2014 May 5;134:16-22 abstract. * |
| Ye Y et al. Opening of brain blood barrier induced by red light and central analgesic improvement of cobra neurotoxin. J Photochem Photobiol B. 2014 May 5;134:16-22 abstract. АМБАРЦУМЯН Р.В. Селективное воздействие лазерного излучения длиной волны 1268 нм на солидные опухоли. Усиление иммунного ответа физическими методами. Лазерная медицина 2016 Т.20 вып.2 с.62-65. * |
| АМБАРЦУМЯН Р.В. Селективное воздействие лазерного излучения длиной волны 1268 нм на солидные опухоли. Усиление иммунного ответа физическими методами. Лазерная медицина 2016 Т.20 вып.2 с.62-65. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2740123C1 (ru) * | 2019-12-27 | 2021-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Способ лазерной биомодуляции и повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера |
| WO2021133233A1 (ru) * | 2019-12-27 | 2021-07-01 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Саратовский Национальный Исследовательский Государственный Университет Имени Н. Г. Чернышевского" | Способ лазерной биомодуляции и повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Neira et al. | Fat liquefaction: effect of low-level laser energy on adipose tissue | |
| C Thompson et al. | Optical stimulation of neurons | |
| Richter et al. | Photons and neurons | |
| US6165440A (en) | Radiation and nanoparticles for enhancement of drug delivery in solid tumors | |
| Parrish et al. | Laser photomedicine | |
| KR101141224B1 (ko) | 펄스 레이저를 이용한 혈관 투과도 조절 장치 및 이를 이용한 혈관 투과도 조절 방법 | |
| Hou et al. | Precise ultrasound neuromodulation in a deep brain region using nano gas vesicles as actuators | |
| Zderic et al. | Drug delivery into the eye with the use of ultrasound | |
| Cronshaw et al. | Feeling the heat: evolutionary and microbial basis for the analgesic mechanisms of photobiomodulation therapy | |
| Semyachkina‐Glushkovskaya et al. | Photostimulation of cerebral and peripheral lymphatic functions | |
| US20230347182A1 (en) | Nanopulse light therapy | |
| Johnstone et al. | The potential of light therapy in Parkinson's disease | |
| Sawasaki et al. | Effect of low-intensity laser therapy on mast cell degranulation in human oral mucosa | |
| Gao et al. | pH-responsive nanoparticles for enhanced antitumor activity by high-intensity focused ultrasound therapy combined with sonodynamic therapy | |
| RU2688013C1 (ru) | Неинвазивный способ повышения проницаемости гематоэнцефалического барьера | |
| Lee et al. | Photobiomodulation by laser therapy rescued auditory neuropathy induced by ouabain | |
| CA3211444A1 (en) | Methods and devices for optoacoustic stimulation | |
| JP6334214B2 (ja) | レーザーを用いた薬剤放出方法 | |
| Yanina et al. | Morphology alterations of skin and subcutaneous fat at NIR laser irradiation combined with delivery of encapsulated indocyanine green | |
| Diddens‐Tschoeke et al. | Localized thermal tumor destruction using dye‐enhanced photothermal tumor therapy | |
| Karthikesh et al. | Ultrasound-assisted laser therapy for selective removal of melanoma cells | |
| RU2726608C2 (ru) | Способ инициации гибели опухолевых клеток натриевой солью гематопорферина и ВЧ- и СВЧ-энергией волнового излучения | |
| US11883344B2 (en) | Neural stimulation in vitro and in vivo by photoacoustic nanotransducers | |
| Nikonov et al. | The confocal microscopy for assessement of transdermal transport of the photosensitizer chlorin E6 after non-ablative photothermolysis | |
| RU2723488C2 (ru) | Способ инициации гибели опухолевых клеток гидрозидом 3-аминофталевой кислотой и ВЧ и СВЧ энергией волнового излучения |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20191121 Effective date: 20191121 |