Nicht-invasiv reduzierte Tumormassen: Kavitationsblasen zur Entfernung von erkranktem Gewebe

Dieser nie zuvor angenommene Ansatz stellt eine wichtige Entdeckung in der grundlegenden Physik von Grenzflächensystemen dar und hat wichtige technologische Konsequenzen.

Ferrara, 16. Januar 2023 – Die Reduzierung von Tumormassen auf weniger invasive Weise könnte möglich sein, indem man sich das physikalische Phänomen der Kavitation zunutze macht. Es ist die kürzlich aufgestellte Hypothese Physik der Natur von einem internationalen Team von Wissenschaftlern der Universitäten Magdeburg (Deutschland), der Universität La Sapienza Rom, der Universitätskliniken Genf (Schweiz) und des Materials Modeling and Simulations Laboratory der Universität Ferrara unter der Leitung von Prof. Simon Meloni.

„Jeder weiß, dass Wasser bei einer Temperatur von 100 °C siedet. Aber auch bei niedrigeren Temperaturen kann Wasser Blasen bilden, wenn es hohem Unterdruck, also starkem Zug ausgesetzt wird: Dieser Vorgang wird als Kavitation bezeichnet, weil in der Flüssigkeit Hohlräume entstehen. In dieser Studie haben wir gezeigt, dass in Wasser suspendierte Tropfen bestimmter Öle Kavitation fördern können. Dies geschieht dank der im Öl gelösten Luft, die sich unter Bedingungen mit hoher Traktion an der Wasser/Öl-Grenzfläche konzentriert und einen Film bildet, der zu einer Kavitationsblase werden kann“, erklärt Meloni vom Departement für Chemie, Pharmazie und Landwirtschaft.

Dieser nie zuvor angenommene Ansatz stellt eine wichtige Entdeckung in der grundlegenden Physik von Grenzflächensystemen dar und hat wichtige technologische Konsequenzen. Insbesondere kann es das Feld für innovative medizinische Anwendungen öffnen, wie z. B. die Ablation von Tumorgewebe durch die Anwendung von Ultraschall mit geringer Intensität.

„Die derzeit angewandte Strategie besteht in der Anwendung von lokalisiertem Ultraschall in der Nähe des zu behandelnden Gewebes; Ultraschall erzeugt in situ Kavitationsblasen, die beim Platzen zur Entfernung von erkranktem Gewebe führen. Eine der Einschränkungen dieser Technik ist jedoch die hohe Intensität des anzuwendenden Ultraschalls, die erheblich reduziert werden könnte, indem (stabilisierte) Tropfen nicht mischbarer Flüssigkeiten mit hohem Luftgehalt in das Blut eingebracht werden, das einem mäßig intensiven Ultraschall ausgesetzt wird , kann durch den Mechanismus, der in dieser jüngsten Forschung identifiziert wurde, Kavitation erzeugen“, betont der Professor.

Forscher der Universitätskliniken Genf untersuchen diese Möglichkeit derzeit mit stabilisierten Tropfen aus Perfluorkohlenwasserstoffen, Ölen, die in der aktuellen medizinischen Forschung bereits für den Transport von Sauerstoff verwendet werden, dank der hohen Löslichkeit dieses und anderer Gase in der Flüssigkeit. In diesem Sinne ist eines der Themen, die Ferraras Gruppe derzeit untersucht, die Auswirkungen von Öltropfen-Stabilisierungsmitteln auf den Mechanismus und die Wirksamkeit der Kavitation.

„Kleinere Öltröpfchen erhöhen die Wirksamkeit der Kavitation, aber wie jeder in seiner eigenen Küche beobachtet hat, neigen dispergierte Öltröpfchen in Wasser dazu, sich zu einem großen Tröpfchen zu verschmelzen, um den Wirkungsbereich der Öl/Wasser-Grenzfläche zu verringern. entwickelt, um dieses Phänomen zu verhindern. Aber wie wirken sie sich auf die Wirksamkeit der Kavitation aus? Das ist die nächste Frage, die wir zu beantworten versuchen“, schließt Meloni.