Drug delivery

Terapia focale farmacologica o genica (Drug Delivery)

Focused UltraSound (FUS) & Temperature Sensitive Liposomes (TSLs) o Low Temperature Sensitive Liposomes (LTSLs)
Una terapia farmacologica o genica focale può essere realizzata con liposomi circolanti nel sangue, resi sensibili all'ipertermia (TSLs o LTSLs) indotta da sorgenti esterne di calore (Laser, Microwaves, ma anche FUS, FUS pulsati).
Questi speciali liposomi sono costituiti in modo che il calore indotto dall'energia acustica li rende più permeabili e, quindi, capaci di rilasciare farmaci o geni, da essi stessi veicolati specificatamente nell'organo bersaglio. L'ipertermia localizzata e l'impiego di TSLs ha dimostrato di migliorare il trattamento di tumori con metotrexate, cisplatino, doxorubicina in studi preclinici animali.
Recenti esperienze in vitro e in vivo hanno mostrato che la combinazione di FUS pulsati (perciò non invasivi, né distruttivi in quanto non termoablativi) e di LTSLs incrementa l'azione antitumorale della doxorubicina.

Termoablazione & Chemioterapia
Studi preclinici indicano una potenziale sinergia tra termoablazione con FUS e chemioterapia nella terapia focale dei tumori solidi. Infatti, si ritiene che gli effetti termici e non termici indotti dagli FUS sulle cellule neoplastiche alla periferia della regione trattata con termoablazione rendano più efficace l'azione antitumorale dei chemioterapici.

Sonoporation
Il bioeffetto non termico degli FUS, con o senza UCAs (Ultrasound Contrast Agents), detto della cavitazione "inerziale" (collasso delle microbolle), induce la formazione di "pori" nelle membrane cellulari delle singole cellule ("sonoporation") determinandone la permeabilità a farmaci e geni.
Esistono promettenti esperienze precliniche di terapie geniche con FUS pulsati e UCAs basate su questo meccanismo.

SonoDynamic Therapy (SDT)
La SDT è basata sulla sinergia tra l'azione di farmaci sonosensibilizzanti specificatamente assorbiti nelle cellule tumorali e quella dell'energia acustica degli US focalizzati. Questa sinergia causa un effetto citotossico e, quindi, antitumorale.

Permeabilità della barriera emato-encefalica
La disponibilità sperimentale, di uno speciale e dedicato trasduttore phased array extracranico conformato a casco ( ExAblate 4000 InSightec) con sistema di raffreddamento della teca cranica, la capacità di rifocalizzare il fascio di US che ha attraversato la teca cranica in strutture mirate del SNC con appositi algoritmi applicati al trasduttore phased array previa valutazione di spessore e densità punto per punto della teca cranica mediante CT, l'impiego di microbolle (del tipo mezzi di contrasto per ecografia) che, agendo come nuclei di cavitazione, accentuano l'erogazione focale dell'energia acustica, l'impiego di FUS pulsati consente che, senza craniotomia, gli FUS pulsati e le microbolle inducano ("con il fenomeno della cavitazione "stabile" o "non inerziale") uno stress meccanico dirompente la forza dei legami tra le cellule endoteliali dei capillari cerebrali aumentandone la permeabilità e, quindi, determinando un'apertura selettiva e transitoria della barriera emato-encefalica senza danneggiamento del tessuto nervoso circostante.
Ciò consentirebbe di realizzare una terapia focale farmacologica con molecole ad alto peso molecolare (chemioterapici, geni) in specifiche aree patologiche del cervello altrimenti non fattibile.