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Enregistrement W4416386685 · doi:10.7150/thno.117691

Tissue-type Differences in Focused Ultrasound and Microbubble-mediated Drug Delivery to the Brain Exist at Vessel Level

2025· article· en· W4416386685 sur OpenAlexafffund
Alessandro De Maio, Fa‐Hsuan Lin, Bojana Stefanovic, Meaghan A. O’Reilly

Notice bibliographique

RevueTheranostics · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueUltrasound and Hyperthermia Applications
Établissements canadiensUniversity of TorontoSunnybrook Health Science Centre
Organismes subventionnairesCanadian Institutes of Health ResearchAlliance de recherche numérique du CanadaUniversity of TorontoInnovation, Science and Economic Development CanadaFocused Ultrasound Foundation
Mots-clésExtravasationMagnetic resonance imagingDrug deliveryMicrobubblesWhite matterVascular permeabilityBlood–brain barrierPermeability (electromagnetism)Focused ultrasound

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Rationale:The efficacy of drug delivery to the brain is constrained by the impermeability of the blood-brain barrier (BBB) in healthy tissues and the heterogeneous permeability of the blood-tumor barrier (BTB) in gliomas.Focused ultrasound (FUS) has emerged as a promising technique to transiently modulate vascular permeability, however its effects vary across different brain tissues.This study systematically evaluates the effects of FUS-induced vascular permeability modulation in the gray matter (GM), white matter (WM), and brain tumors, considering their distinct tissue architectures, vascular densities, and permeability profile.Additionally, we compare the delivery of bevacizumab (antiangiogenic monoclonal antibody) and methotrexate (small-molecule chemotherapeutic) to determine how molecular size influences vascular-level permeability and extravasation distances.Methods: A total of n = 48 Fischer-344 rats, including both healthy and tumor-bearing cohorts, underwent magnetic resonance imaging (MRI)-guided FUS using a feedback-controlled algorithm to modulate microbubble pressure based on microbubble emissions.Tumors were either untreated or received a single FUS exposure, while healthy tissues, including GM and WM, were treated with either a single exposure, or a repeated exposure administered 30 minutes after the first one.MR images were used to assess contrast enhancement before and after sonication.Drug deposition was quantified via fluorescence microscopy in terms of local signal intensities and distances of extravasation.Tissue-specific vascular characteristics, including vessel diameters, densities, and inter-vessel distances, were also analysed. Results:The lack of MRI contrast enhancement in untreated tissues suggested a healthy permeability status of the BBB in GM and WM, while a compromised BTB was observed in tumors.Following FUS treatments, contrast enhancement significantly increased in all tissues, with tumors exhibiting the most pronounced effects.Repeated FUS further enhanced permeability in GM and WM, achieving drug deposition levels comparable to those observed in tumors after a single treatment.At the vascular level, FUS exposure led to significant increases in drug extravasation distances, particularly in tumors.Vascular densities were approximately threefold higher in GM, compared to WM and tumors (GM:WM:Tumor 3.2:1:1), yet both drug signal intensities and extravasation distance correlated more strongly with the number of treatments than with baseline vascularity.Fluorescence microscopy revealed that bevacizumab extravasation was primarily localized near vessel lumens, whereas methotrexate exhibited significantly greater extravascular diffusion, reaching distances spanning entire inter-vessel spaces, consistent with its lower molecular weight.At the individual vessel level, white matter showed significantly lower drug signal intensity than gray matter following a single treatment. Conclusion:This study provides vascular-level insights into how FUS-mediated drug delivery is influenced by tissue architecture, vascular properties, treatment regimen, and drug molecular weight.Notably, at the individual vessel level, drug extravasation varies between the different tissue types, and thus vascular density is not the sole driver of differences in drug deposition in these tissues.The study findings highlight the potential of repeated FUS exposures for enhancing the deposition of therapeutics across the physiologically intact BBB of both the gray and white matter, reaching levels comparable to those observed in the pathologically compromised BTB of gliomas.Thus, sonications prescribed over previously permeabilized tissues facilitate deeper drug penetration into interstitial compartments, allowing therapeutics to reach cells further from vessel lumens despite inherent tissue-specific differences.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,003

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,017
Tête enseignante GPT0,227
Écart entre enseignants0,209 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations6
Publié2025
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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