Исследователи из Сколтеха, Университета ИТМО и их коллеги представили новые данные о поведении микропузырьков под воздействием ультразвука. Полученные данные позволят создать более стабильные и безопасные микропузырьки, которые могут использоваться для доставки лекарств в мозг и целенаправленной активации противоопухолевых агентов. Это также поможет ограничить интенсивное воздействие ультразвука, избегая побочных эффектов. Исследование [опубликовано](https://doi.org/10.1016/j.actbio.2025.09.026) в журнале Acta Biomaterialia.
Микропузырьки в ультразвуковой диагностике
Микропузырьки используются в ультразвуковой диагностике для повышения контрастности изображения и визуализации даже самых мелких сосудов. Однако сложная физика и химия, лежащие в основе поведения микропузырьков под воздействием ультразвука, детально не изучались.
Чтобы сделать ультразвук управляемым терапевтическим инструментом, учёным необходимо точно понимать, как формируются, пульсируют и лопаются пузырьки, и что определяет энергию их «лопанья».
«Вместо работы с живыми тканями мы стремились выяснить физику пузырьков», — сказала ведущий автор статьи, младший научный сотрудник Татьяна Эстифеева из Сколтеха. «Когда мы точно узнаем, как пузырьки ведут себя на каждом этапе, мы сможем специально разработать стабильные и безопасные химические составы, контролируя всё: от состояния молекул белка в оболочке пузырька до воздействия на кровь».
Стабильные микропузырьки для терапии
Команда исследовала микропузырьки с белковой оболочкой с двумя типами добавок, повышающих стабильность. Обе добавки успешно стабилизировали пузырьки, обеспечивая сохранение естественной структуры белка и предотвращая его разрушение под воздействием ультразвука.
Для отслеживания всего жизненного цикла пузырьков — от образования до разрыва — их записывали на видео и использовали кавитометр. Это прибор, который регистрирует звуковые волны в растворе и позволяет отслеживать кавитацию — пульсацию пузырьков при колебании их размера под воздействием ультразвука.
«Наши измерения показывают, что стабилизирующие добавки почти вдвое снизили интенсивность кавитации, превратив процесс из хаотичного бурления в мягкую пульсацию. Поведение таких пузырьков можно сделать предсказуемым и, следовательно, безопасным», — сказала соавтор исследования Галина Калиниченко, магистрант программы «Фотоника и квантовые материалы» в Сколтехе.
Учёные также изучили взаимодействие микропузырьков с человеческой кровью. Форма и подвижность эритроцитов не были нарушены пузырьками, что показывает: они не нарушают нормальный кровоток и потенциально безопасны для введения в организм.
Перспективы использования микропузырьков в медицине
Контроль над поведением пузырьков на всех стадиях — от формирования до разрушения — создаёт основу для будущих применений в медицине. Переход к целенаправленному воздействию ультразвуком низкой интенсивности станет возможен, когда исследователи смогут точно настроить состав пузырьков и контролировать интенсивность кавитации.
Исследование демонстрирует, что понимание физики и химии микропузырьков в конечном итоге раскроет их потенциал для неинвазивных методов лечения. Ультразвук, ранее использовавшийся преимущественно в диагностике, может стать инструментом для высокоточных вмешательств.
Предоставлено [Сколковским институтом науки и технологий](https://phys.org/partners/skolkovo-institute-of-science-and-technology/)