Identificación de regímenes de exposición a ultrasonido enfocado mediante retroalimentación basada en datos para...

Área de la Ciencia:

• Neurociencia
• Ingeniería Biomédica
• Imagenología Médica

Sus antecedentes:

• La barrera hematoencefálica (BHE) dificulta la administración de nanomedicamentos en el cerebro y la detección de biomarcadores de enfermedades.
• Los métodos actuales para la apertura de la BHE carecen de precisión y pueden causar daño tisular.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un sistema de circuito cerrado impulsado por IA para la apertura segura y eficaz de la barrera hematoencefálica (BHE) utilizando ultrasonido enfocado mejorado con microburbujas (MB-FUS).
• Mejorar la administración de nanomedicamentos y la detección de ADN circulante derivado del cerebro.

Principales métodos:

• Se utilizaron modelos de grandes datos para predecir los parámetros óptimos de sonicación para MB-FUS.
• Se desarrolló un controlador de circuito cerrado aumentado con aprendizaje automático (ML-CL) para la apertura de la BHE en tiempo real.
• Se escaló el sistema ML-CL de ratones a ratas y de cerebros sanos a cerebros con glioma.

Principales resultados:

• El controlador ML-CL amplió la ventana terapéutica para la apertura de la BHE, maximizando la permeabilidad y previniendo el daño tisular.
• Se logró la permeabilidad de la BHE para nanopartículas grandes tanto en cerebros sanos como enfermos.
• Se mejoró significativamente la liberación y detección de ADN del gen reportero de tumores cerebrales en el torrente sanguíneo.

Conclusiones:

• La retroalimentación basada en datos y los sistemas de ultrasonido impulsados por IA ofrecen un enfoque prometedor para aplicaciones nanoteranósticas seguras, robustas y eficientes en enfermedades cerebrales.
• El sistema ML-CL MB-FUS desarrollado demuestra potencial para tratamientos de próxima generación dirigidos al cerebro.