Имплант MIT использует ультразвук, чтобы доставлять лекарства глубже в ткани мозга

Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) разработали имплантируемое устройство LUCID, предназначенное для длительной доставки лекарств непосредственно в ткани мозга. Система сочетает канал для введения препарата с массивом ультразвуковых преобразователей, которые помогают веществу распространяться дальше от места инфузии. В перспективе разработка может найти применение при лечении глиобластомы — агрессивной опухоли мозга, которая часто рецидивирует после хирургического удаления. Об этом MIT сообщил 26 октября 2026 года.

При глиобластоме хирургам обычно удаётся удалить основную массу опухоли, однако отдельные раковые клетки могут оставаться в окружающей ткани. Поэтому после операции пациентам назначают лучевую и химиотерапию, но даже комбинированное лечение не всегда предотвращает повторный рост опухоли.

Одна из проблем терапии — доставка достаточного количества препарата в нужную область мозга. Гематоэнцефалический барьер ограничивает проникновение многих веществ из кровотока в нервную ткань. Кроме того, лекарство, введённое непосредственно в мозг, должно распространиться за пределы точки инфузии, чтобы воздействовать на клетки, расположенные вокруг неё.

Команда MIT попыталась решить обе задачи, объединив контролируемую подачу препарата и локальное ультразвуковое воздействие в одном импланте.

24 ультразвуковых преобразователя в одном устройстве

LUCID — сокращение от Long-term Ultrasound-enhanced Convective Injection Device, что можно перевести как «устройство для длительной конвективной доставки с усилением ультразвуком». Гибкий имплант по толщине сопоставим с листом плотного картона. Его конструкция объединяет канал для введения препарата и массив из 24 миниатюрных ультразвуковых преобразователей. Канал изготавливают методом 3D-печати непосредственно на массиве преобразователей.

Устройство оснащено резервуаром объёмом около 100 мкл, из которого жидкость подаётся с помощью пассивного осмотического насоса. Такая схема позволяет организовать инфузию без постоянного активного привода насоса. Ультразвуковой массив управляется беспроводным способом через Bluetooth, а встроенная батарея может заряжаться без проводного подключения.

По словам Канан Дагдевирен, доцента MIT и руководителя исследования, массив преобразователей позволяет регулировать ультразвуковое воздействие и адаптировать параметры доставки к конкретной задаче. Врачи потенциально смогут выбирать продолжительность и число инфузий, а также конфигурацию системы.

Ультразвук выполняет в LUCID две связанные, но различные функции. Механические колебания способствуют конвективному переносу вещества в окружающей ткани, помогая ему распространяться дальше от места введения. Кроме того, ультразвуковое воздействие может временно повышать проницаемость гематоэнцефалического барьера. Это особенно важно для препаратов, которые должны проникать из кровотока в мозг, хотя в описанных экспериментах LUCID доставляло вещество непосредственно в мозговую ткань.

Как объясняет Джейсон Хоу, один из ведущих авторов исследования, недостаточно просто ввести лекарство в мозг: необходимо обеспечить его распространение по окружающей ткани. Объединение инфузионного канала с миниатюрным ультразвуковым массивом должно увеличить область воздействия даже при медленной подаче препарата.

Что показали эксперименты

Исследователи проверили работу LUCID сначала на тканевом фантоме — гелеобразном материале, свойства которого подобраны для имитации некоторых характеристик биологической ткани. При включении ультразвукового массива вводимое вещество распространялось дальше, чем при инфузии без ультразвукового воздействия.

Затем систему испытали на мышах. В этом эксперименте учёные вводили контрастное вещество, распространение которого можно отслеживать с помощью магнитно-резонансной томографии. Когда ультразвуковые преобразователи работали, контрастный агент распределялся в мозге на большей площади, чем при выключенном массиве.

В статье, опубликованной в журнале Device, авторы также сообщают о непрерывной беспроводной работе устройства в течение 20 часов в испытаниях на тканевом фантоме. Это подтверждает работоспособность отдельных компонентов системы в экспериментальных условиях, но само по себе не доказывает безопасность длительной имплантации человеку.

Важное ограничение исследования: эксперименты были направлены на проверку доставки и распределения вещества, а не на оценку эффективности лечения рака. В опытах на мышах использовали контрастный агент, а не противоопухолевый препарат. Поэтому пока нельзя утверждать, что LUCID уничтожает оставшиеся после операции раковые клетки, продлевает жизнь пациентов или предотвращает рецидив глиобластомы.

От лабораторного импланта к терапии

LUCID развивает два предыдущих направления работы лаборатории Дагдевирен. Первое — миниатюрная канюля для доставки препаратов непосредственно в мозг. Второе — имплантируемая ультразвуковая система ImPULS, предназначенная для глубокой стимуляции мозга. В новой разработке исследователи объединили канал доставки и ультразвуковой массив в единую конструкцию.

В перспективе технология может применяться не только для малых молекул, но и для доставки иммунотерапевтических средств и нуклеиновых кислот, включая материалы для генной терапии. Исследователи также допускают возможность адаптации платформы для других мягких тканей организма. Однако эти направления пока представляют собой потенциальные области применения, а не подтверждённые клинические возможности устройства.

Если LUCID удастся адаптировать для клинического использования, имплантируемую часть с каналом доставки и ультразвуковым массивом предполагается размещать внутри черепа. Электронику и батарею можно будет расположить вне черепной полости. Такая конфигурация потребует дополнительной инженерной проработки, а также оценки безопасности устройства и его длительного воздействия на ткани мозга.

В исследовании участвовали специалисты MIT, Массачусетской общей больницы, Гарвардской медицинской школы и Бостонского университета. Работа финансировалась Консорциумом MIT Media Lab и Национальными институтами здоровья США.

LUCID пока остаётся экспериментальной платформой, но сама идея заслуживает внимания: вместо увеличения системной дозы препарата исследователи пытаются точнее управлять его распределением непосредственно в ткани. Если дальнейшие испытания подтвердят безопасность и терапевтическую эффективность подхода, он может расширить возможности локального лечения опухолей мозга.