Microbubbels die levensreddende eigenschappen hebben? Ze bestaan! Universiteit van Nederland sprak voor een video met Tim Segers van de Universiteit Twente over microbellen en de medische inzet daarvan.
Kijk hieronder eerst de video of scroll verder naar de antwoorden van Tim op enkele van de vragen onder de video:
Scientias: Een van de YouTube-gebruikers, user-cg8xw6hd3v, reageert als volgt: ‘Interessant. Hoe/bij wie is dit originele idee ontstaan? Ik heb nog twee (vervolg)vragen hierover: Kan het lichaam de bellen na een bepaalde tijd weer afgebroken krijgen, dat er niet een ophoping met mogelijk negatieve gevolgen ontstaat? En is het mogelijk zo’n bel te laten gedragen als een bacteriofaag, waardoor nog meer toepasmogelijkheden in de genezing ontstaan?’
Tim Segers: “Het idee om microbellen medisch te gebruiken ontstond eind jaren 60, toen artsen zagen dat een injectie van infusievloeistof in het hart onverwacht sterke echo’s gaf op een echoapparaat. Later bleek dat dit kwam door kleine luchtbelletjes die in de vloeistof zaten. Deze ontdekking leidde tot contrast-echografie en legde de basis voor het gebruik en de ontwikkeling van microbellen in beeldvorming en voor gerichte medicijnafgifte.
Het is dus bij toeval ontdekt dat microbellen een sterke weergave geven in het lichaam. Daarvoor was al wel bekend dat gasgevulde belletjes reageren op geluid en dat ze een resonantiefrequentie hebben, dat heeft meneer Minnaert in 1933 gepubliceerd. Dat het echt in het lichaam te zien is, was echt per toeval. Toen hebben ze een infusievloeistof geschud vlak voor injectie en daarna zagen ze dat hele sterke contrast. Vanaf toen is daar systematisch onderzoek naar gedaan en sindsdien zijn er veel nieuwe toepassingen van microbellen en ultrageluid onderzocht en ontwikkeld.
Later werd meer bekend over de werking en werd het beter begrepen vanuit natuurkundig perspectief, dus het volumetrisch trillen van microbellen op de golven van geluid. Dat betekent het groter en kleiner worden van de bellen door de geluidsdruk en dat dit effect kan hebben op weefsel dat dan in de buurt is. Die effecten werden niet zo lang daarna al onderzocht. Eerst door met heel hoge geluidsdruk belletjes te maken. Dit fenomeen wordt ook gebruikt om nierstenen stuk te maken (histotriptie). Dan krijg je spontane cavitatie zonder dat microbubbels geinjecteerd hoeven worden, dus imploderende belletjes, en zo slaan nierstenen kapot.
Als je zelf microbelletjes gebruikt waar die cavitatie op kan ontstaan, dan kun je het cavitatieprocess veel beter controleren. Daarnaast kun je de schil van de bubbel een functie meegeven, zoals het meevoeren van medicijnen die afgeleverd kunnen worden door een geluidspuls te sturen. Zo kun je medicijnen vervoeren en gecontroleerd afgeven.
S: En de tweede vraag, over ophoping en de derde over de bacteriofaag?
TS: “Het lichaam breekt deze bubbels weer af. De lipidecoating van de bellen wordt opgeruimd door het afweersysteem en het gas in de bubbel wordt uiteindelijk uitgeademd via de longen. Er ontstaat dus geen schadelijke ophoping in het lichaam.
De derde vraag over de bacteriofaag, dat zou in zekere zin kunnen. Een microbel kan zo worden ontworpen dat deze specifiek blijft plakken aan bepaalde bacteriën. Door de bubbel te laten trillen met ultrageluid kunnen medicijnen die aan de bubbel vast zitten worden afgegeven. Ook kan de bacterie door het trillen van de bubbel stuk gemaakt worden.”
S: Er is ook nog een vraag over de pfas-gassen die gebruikt worden. Die staan best in negatief daglicht tegenwoordig…
TS: “Ja, dat klopt. Op dit moment worden nog gassen gebruikt in die belletjes die heel slecht oplossen in het bloed, om de bubbels zo stabiel mogelijk te maken. Dat zijn nou eenmaal pfas-gassen. Ze hebben ook als voordeel dat die gassen met niks reageren in het lichaam. Die adem je gewoon weer uit. Het is maar 3 miljoenste liter wat ingespoten wordt. Het probleem is dat het daarna dus in de lucht komt en zich ophoopt in de atmosfeer. Daar zijn we ons zeker van bewust.
De voedsel- en warenautoriteit, de FDA, in de VS heeft ook aangegeven dat gebruik van pfas in medische toepassingen daar waar mogelijk naar nul moet. Dus we zijn druk bezig met onderzoek naar andere gassen in de belletjes. Momenteel zijn we al veel verder met het stabiel maken van de belletjes. Tegenwoordig kunnen we ook al gewone lucht gebruiken in plaats van pfas-gassen. Nu zijn bellen veel stabieler dan in het verleden toen we nog niet zulke stabiele belletjes konden maken. Het pfas is absoluut niet erg voor de gezondheid van de patiënt. Het hoopt zich niet op en blijft niet achter, maar het komt wel in het milieu terecht. Het gaat echt om extreem kleine hoeveelheden. Dit zul je nauwelijks merken, maar het is niet heel houdbaar. Wordt hard aan gewerkt.”
S: Iemand schrijft ook: in plaats van al die miljarden aan militair materieel uit te geven, waarom doen we dat niet aan dit soort dingen? Met andere woorden: heeft het zin er heel veel geld tegenaan te gooien om sneller te ontwikkelen?
TS: “Ja, dat heeft zeker wel zin, als je ergens vol op inzet, zoals bij de covid-vaccins, dan komen er gewoon veel meer uren vrij om onderzoek te doen. Wat mij betreft mag er zeker extra geld naartoe!”
S: Met hoeveel mensen werken jullie er nu aan in Nederland?
TS: “Bij ons in Twente is dat een groep van ongeveer 10 mensen.Er was altijd een grote club in Rotterdam bij het Erasmus Medisch Centrum, maar die groep moet helaas stoppen van het bestuur van het Erasmus. Dan zit er in Delft nog een groep die vooral aan beeldvorming met ultrageluid werkt en in Eindhoven wordt aan ultrageluid gewerkt voor bijvoorbeeld de detectie van weefselstijfheid van bijvoorbeeld tumoren. In Nijmegen werken ze aan het kwantificeren van de doorbloeding van organen met behulp van microbellen. In Utrecht werkt Dannis van Vuurden aan het openen van de bloed-hersenbarriere. Hij werkt direct met patiënten.
Over het algemeen is Nederland wel echt een voorloper op dit vakgebied. Er is ieder jaar een congres in Rotterdam en dan komen zo’n 150 mensen, dat is ongeveer het clubje dat wereldwijd werkt aan microbellen- en ultrageluid.”
S: Waarvan is de schil van microbellen gemaakt?
TS: “Dat zijn fosfolipiden, een soort zeepachtige moleculen. De ene kant zit graag in water en de andere kant wil juist in gas zitten. Soortgelijke oppervlakte-actieve stoffen vinden we ook in onze longen en helpen ons om te kunnen ademen. “
S: Waar staan jullie over 30 jaar?
TS: “Ja, dat is lastig met wetenschap, dat is moeilijk te voorspellen en hangt ook af van waar in Nederland en wereldwijd op ingezet wordt kwa onderzoek, onderwijs, en ontwikkeling. Momenteel wordt er veel ingezet op projecten die op korte termijn een impact moeten hebben, zeg binnen een aantal jaren. Maar zo werkt het niet. Wetenschap is ontdekken en leren begrijpen van dingen. De dingen die de grootste impact hebben zijn vaak de dingen die vooraf niet voorspeld werden, waar niet aan gedacht werd. Als we alleen projecten uitvoeren waarvan we de uitkomst al weten dan komen we niet verder.”
