SPIRAL؛ ایمپلنت مغزی نوآورانه برای درمان اختلالات عصبی

تحول در درمان‌های مغزی: SPIRAL، ایمپلنت جدیدی که سد خونی-مغزی را دور می‌زند

محققان دانشگاه نیویورک ابوظبی (NYUAD) ایمپلنتی توسعه دادند که تزریق دارو را در مغز دقیق و استراتژیک می‌کند.

اختلالات عصبی و بیماری‌هایی که منشأ مغزی دارند، اغلب از مناطق بسیار خاص و متمرکز در مغز نشأت می‌گیرند، اما یکی از بزرگترین چالش‌ها برای پزشکان و محققان این است که ابزارهای فعلی برای هدف قرار دادن دقیق و همزمان چندین ناحیه محدود هستند. تحویل دارو به عمق مغز نیازمند عبور از سد خونی-مغزی (Blood-Brain Barrier) است و این امر پیچیدگی درمان بسیاری از بیماری‌ها، از جمله گلیوبلاستوما، آلزایمر، صرع و پارکینسون را دوچندان می‌کند. بنابراین، نیاز به ابزارهایی که بتوانند دارو را با دقت بی‌نظیر و کمترین تهاجم به بافت‌های وسیع و پیچیده برسانند، حیاتی است.

خوشبختانه، در یک گام رو به جلو و چشمگیر در زمینه مهندسی زیستی، محققان در دانشگاه نیویورک ابوظبی (NYUAD) از توسعه نوع جدیدی از ایمپلنت مغزی پرده برداشته‌اند که این محدودیت‌ها را از میان برمی‌دارد. این دستگاه جدید که قابلیت تحویل دارو به چندین ناحیه از مغز را با دقت بالا دارد، فرصت‌های تازه‌ای را برای درمان اختلالات عصبی ایجاد می‌کند. این اختراع، که با نام SPIRAL شناخته می‌شود، نویدبخش یک تغییر پارادایم در نحوه ارائه درمان‌های مغزی است.

سایبرکست قسمت 56 : SPIRAL؛ ایمپلنت مغزی نوآورانه برای درمان اختلالات عصبی

SPIRAL؛ ایمپلنت مغزی جدیدی که درک و درمان اختلالات عصبی را متحول می‌کند

طراحی مارپیچ و خروجی‌های هماهنگ SPIRAL، توزیع یکنواخت و گسترده دارو را با حداقل التهاب ممکن می‌سازد

SPIRAL: تزریق دقیق و استراتژیک مایع در مغز

نام این دستگاه جدید SPIRAL است که مخفف عبارت “Strategic Precision Infusion for Regional Administration of Liquid” (تزریق دقیق استراتژیک برای تجویز منطقه‌ای مایع) می‌باشد. این ابزار حیاتی، که توسط خلیل رمادی، استادیار مهندسی زیستی در NYU ابوظبی و NYU تاندون، و تیمش هدایت شده است، در حقیقت یک لوله نازک و انعطاف‌پذیر است. مهم‌ترین ویژگی طراحی SPIRAL این است که قابلیت آزاد‌سازی دارو را در چندین نقطه در داخل مغز به طور همزمان دارد.

این رویکرد، در مقایسه با ابزارهای کنونی، به پزشکان و دانشمندان اجازه می‌دهد تا نواحی بزرگتر و پیچیده‌تر بافت مغز را هدف قرار دهند، در حالی که خود ایمپلنت همچنان کوچک بوده و حداقل تهاجم را ایجاد می‌کند. به بیان دیگر، فلسفه طراحی SPIRAL این بوده است که بتوان چندین منطقه را به طور همزمان هدف قرار داد، بدون اینکه خطر اضافی برای بیمار ایجاد شود، امری که می‌تواند نحوه درمان این شرایط را دگرگون سازد.

مکانیسم توزیع یکنواخت و کارآمد دارو

یکی از نقاط قوت کلیدی SPIRAL در طراحی نوآورانه آن نهفته است. این دستگاه از روزنه‌هایی با طراحی دقیق در امتداد ساختار خود استفاده می‌کند تا دارو را به شیوه‌ای کاملاً کنترل‌شده رها سازد. باتول خلیفت، دستیار پژوهشی NYUAD و یکی از نویسندگان اصلی، توضیح می‌دهد که ایمپلنت‌های مغزی موجود معمولاً دارو را تنها از یک یا دو نقطه تحویل می‌دهند. اما SPIRAL، با حل این مشکل بزرگ، توزیع دارو را به شکلی یکنواخت‌تر و در مناطق وسیع‌تر ممکن می‌سازد.

تیم تحقیقاتی رمادی برای اطمینان از اثربخشی و ایمنی دستگاه، مدل‌سازی پیشرفته کامپیوتری را با آزمایش‌های آزمایشگاهی گسترده ترکیب کردند. محمودالبه، فارغ‌التحصیل NYUAD، اشاره می‌کند که فرم مارپیچ (Helical) SPIRAL، همراه با خروجی‌هایی که به طور مساوی و هماهنگ فاصله‌گذاری شده‌اند، این امکان را می‌دهد که بافت بیشتری تنها با یک بار جای‌گذاری پوشش داده شود. این امر به ویژه هنگام پیشرفت بیماری‌هایی مانند گلیوبلاستوما (یکی از تهاجمی‌ترین انواع سرطان مغز) اهمیت پیدا می‌کند، زیرا درمان اغلب مستلزم رساندن دارو مستقیم به حجم بزرگی از مغز است تا سد خونی-مغزی دور زده شود.

ایمنی طولانی‌مدت و پتانسیل برای درمان‌های مزمن

پایداری و ایمنی دستگاه‌های پزشکی که قرار است به صورت بلندمدت در بدن باقی بمانند، از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار است. بر اساس نتایج منتشر شده در Journal of Neural Engineering، یکی از یافته‌های مهم این بود که ایمپلنت SPIRAL در مقایسه با دستگاه‌های استاندارد، سطوح التهاب بالاتری ایجاد نکرد. این نکته به شدت حائز اهمیت است، زیرا نشان می‌دهد که SPIRAL می‌تواند به طور ایمن برای درمان‌های طولانی‌مدت مورد استفاده قرار گیرد.

این سطح از ایمنی و حداقل تهاجمی بودن SPIRAL، آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای مداخلات درمانی تبدیل می‌کند که نیاز به تزریق مکرر و توزیع گسترده دارو در بافت مغز دارند. با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) برای تعیین قطر پورت‌ها جهت جریان برابر، محققان پلتفرمی ایجاد کرده‌اند که قابلیت تعمیم به تحویل دارو در سایر اندام‌های جامد بدن را نیز دارد.

فراتر از تحویل دارو: افق‌های جدید در درمان اختلالات عصبی

گرچه کاربرد اولیه SPIRAL در تحویل دقیق دارو است، اما پتانسیل این فناوری بسیار فراتر می‌رود. در آینده، SPIRAL می‌تواند برای ارائه تحریک الکتریکی یا سایر درمان‌های پیشرفته سازگار شود. این قابلیت‌های گسترده، به طور بالقوه می‌تواند به افراد مبتلا به شرایطی مانند صرع، بیماری پارکینسون و سایر اختلالات عصبی کمک شایانی کند.

این موفقیت، که توسط محققان دانشگاه نیویورک ابوظبی به دست آمده و در تاریخ ۱۴ اکتبر ۲۰۲۵ منتشر شده است، نشان می‌دهد که چگونه مهندسی زیستی می‌تواند راه‌حل‌های هوشمندانه‌ای برای پیچیده‌ترین چالش‌های درمانی ارائه دهد و مسیر را برای مرجعیت مقالات علمی ما برای کاربران فارسی‌زبان هموار می‌کند.

جمع‌بندی : 

این موفقیت که توسط محققان دانشگاه نیویورک ابوظبی به دست آمده است، نشان می‌دهد که چگونه مهندسی زیستی می‌تواند راه‌حل‌های هوشمندانه‌ای برای پیچیده‌ترین چالش‌های درمانی ارائه دهد. با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) برای تعیین قطر پورت‌ها جهت جریان برابر، محققان پلتفرمی ایجاد کرده‌اند که قابلیت تعمیم به تحویل دارو در سایر اندام‌های جامد بدن را نیز دارد.

در نهایت، این سطح از ایمنی و حداقل تهاجمی بودن SPIRAL، آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای مداخلات درمانی تبدیل می‌کند که نیاز به تزریق مکرر و توزیع گسترده دارو در بافت مغز دارند، و مسیر را برای درمان‌های مزمن با اثربخشی بالاتر هموار می‌سازد.

———————————————————————————

• نکات کلیدی:

• SPIRAL (مخفف Strategic Precision Infusion for Regional Administration of Liquid) یک ایمپلنت مغزی جدید از محققان دانشگاه نیویورک ابوظبی (NYUAD) است.

• هدف اصلی آن، غلبه بر چالش‌های ناشی از سد خونی-مغزی (Blood-Brain Barrier) در درمان بیماری‌هایی مانند گلیوبلاستوما، آلزایمر، صرع و پارکینسون.
• SPIRAL یک لوله نازک و انعطاف‌پذیر است که می‌تواند دارو را به طور همزمان به چندین نقطه در داخل مغز تحویل دهد.
• طراحی نوآورانه آن شامل روزنه‌های دقیق و فرم مارپیچ (Helical) است که توزیع یکنواخت و کارآمد دارو را در بافت‌های وسیع ممکن می‌سازد.
• آزمایش‌ها نشان داد که SPIRAL در مقایسه با دستگاه‌های استاندارد، سطح التهاب بالاتری ایجاد نمی‌کند و برای درمان‌های طولانی‌مدت و مکرر ایمن است.

• این پلتفرم در آینده می‌تواند برای تحویل درمان‌های دیگر مانند تحریک الکتریکی سازگار شود.

• نکات تکمیلی:

• محققان برای اطمینان از اثربخشی، از مدل‌سازی پیشرفته کامپیوتری و دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) استفاده کردند.

• این دستگاه به طور خاص برای پوشش دادن حجم زیادی از مغز با تنها یک بار جای‌گذاری طراحی شده که در پیشگیری از پیشرفت تومورهایی مانند گلیوبلاستوما حیاتی است.

• فناوری SPIRAL قابلیت تعمیم به تحویل دارو در سایر اندام‌های جامد بدن را نیز دارد

• نتیجه گیری:

اختراع SPIRAL نشان‌دهنده یک پیشرفت حیاتی در حوزه پزشکی و مهندسی زیستی است. این ایمپلنت با ارائه یک راه حل کم‌تهاجم و با دقت بالا برای رساندن استراتژیک دارو، محدودیت‌های ناشی از سد خونی-مغزی را کنار می‌زند. توانایی SPIRAL در پوشش نواحی بزرگ و پیچیده مغز با حداقل التهاب، نویدبخش درمانی مؤثرتر برای بیماری‌های صعب‌العلاجی مانند آلزایمر و سرطان مغز است و راه را برای نسل بعدی ابزارهای هوشمند تحویل دارو هموار می‌کند.

• پرسش‌های تحقیقاتی بیشتر:

• چالش‌های مهندسی و تنظیمات بالینی (Clinical Settings) برای سازگاری SPIRAL برای تحویل درمان‌هایی غیر از دارو، مانند سلول‌های بنیادی یا تحریک الکتریکی عمیق (Deep Brain Stimulation – DBS) چیست؟

• این فناوری چه تأثیری بر هزینه‌های درمانی و دسترسی بیماران در کشورهای در حال توسعه، از جمله ایران، خواهد داشت؟ آیا امکان تولید داخلی یا بومی‌سازی این ایمپلنت وجود دارد؟
• چگونه می‌توان ایمنی و عملکرد طولانی‌مدت SPIRAL را در محیط‌های بیولوژیکی پیچیده و واکنشی مغز (مانند تشکیل بافت گلیال) تضمین کرد؟
• آیا SPIRAL می‌تواند به عنوان ابزاری تشخیصی عمل کند؟ به این صورت که با نظارت بر پاسخ‌های موضعی مغز به دارو، به پزشکان در تنظیم دوز کمک کند؟

• سخن پایانی نویسنده :

به عنوان یک محقق، دیدن چنین دستاوردی از یک دانشگاه منطقه خاورمیانه (NYUAD) واقعاً افتخارآفرین است. این خبر فقط در مورد یک لوله مارپیچ نیست؛ این در مورد امید است. امید برای میلیون‌ها نفری که از آلزایمر، پارکینسون و به‌ویژه گلیوبلاستوما رنج می‌برند. در ایران، ما با چالش‌های بزرگی در دسترسی به درمان‌های پیشرفته و واردات تجهیزات پزشکی مواجه هستیم. اگر بتوانیم روی این فناوری سرمایه‌گذاری کنیم، حتی به صورت بومی‌سازی یا همکاری‌های تحقیقاتی، می‌توانیم شکاف درمانی را برای بسیاری از بیماران مغز و اعصاب در کشور پر کنیم. این دستاورد نشان می‌دهد که برای مرزهای علم، جغرافیا مطرح نیست.

منبع : به گزارش  medicalxpress 

 

در مجله سایبرلایف بخوانید