סיקור מקיף

אולטרסאונד: כך זה פועל

מודל חדש מסביר את פעולתו של הגל האולטרסוני על התא החי 

תינוק בתמונת אולטרסאונד. מתוך ויקיפדיה
תינוק בתמונת אולטרסאונד. מתוך ויקיפדיה

מודל חדש שפותח בפקולטה להנדסה ביו-רפואית מסביר את פעולתם של גלי אולטרסאונד על התא החי. המודל, שהוצג ב-PNAS (כתב העת של האקדמיה האמריקנית למדעים), פּוּתח בשנה האחרונה על ידי פרופסור איתן קימל, פרופסור שי שהם וד”ר בוריס קרסוביצקי.
המודל מסביר תופעות שנצפו כבר לפני שנים בדגי זהב, באמצעות מיקרוסקופיית אלקטרונים, בעבודת הדוקטורט של ד”ר ויקטור פרנקל בהנחייתו של פרופסור קימל.
אולטרסאונד היא טכנולוגיית הדמיה פופולרית וחשובה, המשמשת בין השאר ברפואה. מכיוון שמדובר בטכנולוגיה לא פולשנית, שניתן להשתמש בה באופן ממוקד, גובר השימוש באולטרסאונד גם לצורכי טיפול וריפוי. עם זאת, אופן הפעולה של הגל האולטרסוני בשימושים אלה, והאינטראקציה בינו לבין התא החי, לא היו ברורים עד כה.
“המודל שלנו משלב פיזיקה ודינמיקה של בועות עם ביומכניקה של התא,” אומר פרופסור קימל. “המודל מסביר בעצם את המקור לבועות הנוצרות ברקמות הגוף תחת השפעת אולטרסאונד.”
על פי המודל האמור, הגל האולטרסוני מפעיל אנרגיה מכנית על קרום התא (הממברנה), העשוי משתי שכבות חד-מולקולריות של שומן. אנרגיה זו גורמת לחלל הפנים-ממברני לתפוח ולהתכווץ. “זו מהות האינטראקציה בין אולטרסאונד לרקמה ביולוגית, וזה המקור לבועות הנוצרות ברקמה,” אומר פרופסור קימל.

מימין: סדרת איורים המציגה את השפעת האולטראסאונד על קרום התא, המורכב מעלעלי הקרום (בסגול) ומחלבוני הקרום (בחום). באיור (1) רואים את הקרום המצב הרגיל, ללא הפעלת אולטרסאונד; באיור (2) רואים כיצד הקרום תופח ועלעלי הקרום נמתחים. משמאל: תרשימים של ההשפעה האולטרסונית על קרום התא - בתא במצב רגיל (למעלה), ותחת השפעת אולטרסאונד (למטה) במצב זה חלבוני הקרום יכולים לשנות את המבנה ואת דרך פעולתם - לדוגמא, תעלות יוניות סגורות נפתחות. בעוצמת אולטרסאונד גבוהה יותר החלבונים נתלשים ונפגעים (3), והגברה נוספת של העוצמה גורמת לקרעים קטנים בעלעלים (4) וליצירת מעברים (5) המגבירים את חדירותו של הקרום. עוצמות גבוהות יותר עלולות לגרום להרס הקרום
מימין: סדרת איורים המציגה את השפעת האולטראסאונד על קרום התא, המורכב מעלעלי הקרום (בסגול) ומחלבוני הקרום (בחום). באיור (1) רואים את הקרום המצב הרגיל, ללא הפעלת אולטרסאונד; באיור (2) רואים כיצד הקרום תופח ועלעלי הקרום נמתחים. משמאל: תרשימים של ההשפעה האולטרסונית על קרום התא - בתא במצב רגיל (למעלה), ותחת השפעת אולטרסאונד (למטה) במצב זה חלבוני הקרום יכולים לשנות את המבנה ואת דרך פעולתם - לדוגמא, תעלות יוניות סגורות נפתחות. בעוצמת אולטרסאונד גבוהה יותר החלבונים נתלשים ונפגעים (3), והגברה נוספת של העוצמה גורמת לקרעים קטנים בעלעלים (4) וליצירת מעברים (5) המגבירים את חדירותו של הקרום. עוצמות גבוהות יותר עלולות לגרום להרס הקרום

יישומים מגוונים

חוקרי הטכניון מעריכים כי המודל החדש יאפשר פיתוח יישומים שונים ומגוונים כגון החדרת תרופות למוח ולגידולים ברקמות הגוף, עיצבוב (הפעלה יזומה של אזורים במערכת העצבים, למשל בקרב משותקים), דיכוי כאב, עידוד צמיחת כלי דם ואיחוי פצעים ועצמות. עם זאת, הם מדגישים, חשוב להגדיר מחדש את תחומי העוצמה הבטוחים בשימוש באולטרסאונד. “פעולת האולטרסאונד משפיעה על תפקודם של חלבוני התא ועל חדירות הקרום. בעוצמות מסוימות עשויות להיות לכך השלכות חיוביות על התא, אבל עוצמות גבוהות יותר עלולות לגרום לו נזק – כפי שאפשר לראות בתרשים התחתון מימין. לכן אנחנו ממליצים להמשיך ולחקור את הנושא על פי המודל שפיתחנו.”

 

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

2 תגובות

  1. האם המתמר יוצר גל יחיד בעל תדר מוגדר אחד, או תחום תדרים רציף או תדרים יחידים (קווים)?
    אמבט אולטראסאונד משמיע רעש. האם הרעש בתחום השמע נוצר ע"י המתמר העל-קולי?
    איך מתחלק ההספק בין התדרים השונים?
    האם יש TLV – לקרינה העל קולית?
    איזה איבר בגוף רגיש ביותר לפגיעה מחשיפה לגל על קולי?
    איך מתגוננים האם יש מגן כמו משקפיים, אטמי אזניים?
    תודה

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן