PROGETTAZIONE E FABBRICAZIONE DI UN TRASDUTTORE FOTOACUSTICO PER IL CERVELLO

The blood-brain barrier (BBB), a critical defense mechanism in the brain, obstructs the passage of drugs into it. Overcoming this barrier is very important for the effective treatment of various neurological diseases, including brain tumors, Alzheimer's, and epilepsy. Recent advances involve using focused ultrasound (FUS) to non-invasively and safely breach the BBB. This technique, aided by injected microbubbles in blood flux, temporarily disrupts the barrier, allowing for the delivery of larger therapeutic molecules. This approach is the state of art for treating a range of brain-related disorders and is currently under clinical investigation. In this work of thesis, a photoacoustic technology is developed to open the BBB avoiding the heating of surrounding brain tissues. The idea is to use the photoacoustic effect and the generated ultrasounds for the BBB mechanical opening reducing possible collateral effects due to ablation of tissues and excessive mechanical stress caused by a standard FUS technology.

La barriera ematoencefalica (BBB), un meccanismo di difesa fondamentale nel cervello, ostacola il passaggio dei farmaci al suo interno. Superare questa barriera è molto importante per il trattamento efficace di varie malattie neurologiche, tra cui i tumori al cervello, il morbo di Alzheimer e l'epilessia. I recenti progressi prevedono l’uso degli ultrasuoni focalizzati (FUS) per violare la BBB in modo non invasivo e sicuro. Questa tecnica, con l'ausilio di microbolle iniettate nel flusso sanguigno, interrompe temporaneamente la barriera, consentendo la somministrazione di molecole terapeutiche più grandi. Questo approccio rappresenta lo stato dell’arte per il trattamento di una serie di disturbi legati al cervello ed è attualmente in fase di studio clinico. In questo lavoro di tesi viene sviluppata una tecnologia fotoacustica per aprire la BBB evitando il riscaldamento dei tessuti cerebrali circostanti. L'idea è quella di utilizzare l'effetto fotoacustico e gli ultrasuoni generati per l'apertura meccanica della BBB, riducendo i possibili effetti collaterali dovuti all'ablazione dei tessuti e all'eccessivo stress meccanico causati da una tecnologia FUS standard.