אולטרסאונד: כך זה פועל

מודל חדש מסביר את פעולתו של הגל האולטרסוני על התא החי 

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.

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.”