Tim sa Stanforda demonstrirao je na miševima metod za neinvazivno stvaranje svetlosti u dubokim tkivima korišćenjem fokusiranog ultrazvuka i cirkulišućih nanopartikula. Emitovana plava svetlost (490 nm) aktivirala je neurone u ciljanim delovima mozga i izazvala promene u ponašanju, što su potvrdili elektrofiziologija i imunoobeležavanje. Metod omogućava trodimenzionalno ciljanje i skeniranje, sa potencijalom za optogenetiku, fotodinamičku terapiju i lokalizovano uređivanje gena, ali zahteva dalje bezbednosne studije zbog spore razgradnje čestica.
Stvaranje Svetlosti Unutar Tela Ultrazvukom: Neinvazivni Metod Pokazan Na Miševima
Stanford researchers used ultrasound and nanoparticles to create light deep inside the body without implants. (CREDIT: Shutterstock)
Tim sa Stanforda razvio je neinvazivnu metodu koja omogućava stvaranje malih, kontrolisanih izvora svetlosti duboko u živom tkivu pomoću fokusiranog ultrazvuka i cirkulišućih nanopartikula.
Stanford Assistant Professor Guosong Hong. (CREDIT: Steve Fisch)
Kako funkcioniše?
Istraživači su uzeli keramičke čestice koje emituju svetlost kada su pod mehaničkim opterećenjem, prerađene su u nanopartikelne forme i obložene biokompatibilnim slojem kako bi ostale suspendovane u krvi nakon intravenske injekcije. Kada fokusirani ultrazvuk pogodi oblast tela u kojoj se nalaze te čestice, mehanički stres ih aktivira i one emituju svetlost tačno u tom fokusu.
Optical scanning of biological systems via an ultrasound-mediated light source. (CREDIT: Nature Materials)
Ključne demonstracije u eksperimentima
U eksperimentima na miševima tim je koristio malu ultrazvučnu "kapu" da fokusira ultrazvuk na različite delove mozga. Emitovana plava svetlost (490 nm) aktivirala je neurone u ciljanim regijama — što je potvrđeno elektrofiziološkim snimanjima i imunoobeležavanjem — i dovodilo do promena u ponašanju (miševi su skretali levo ili desno, u zavisnosti od stimulisane regije). Sistem je sposoban da generiše svetlost u više tačaka simultano i da „skenira“ trodimenzionalni prostor pomeranjem ultrazvučnog fokusa.
SEM images of bulk mechanoluminescent materials. (CREDIT: Nature Materials)
Moguće primene
Autori navode više potencijalnih primena: optogenetika (ciljana aktivacija neurona bez hirurških implantata), fotodinamska terapija tumora (koristeći odgovarajuće talasne dužine), lokalna aktivacija alata za uređivanje gena pomoću svetla i čak upotreba UV-emitujućih materijala za uništavanje bakterija i virusa.
Validating the efficacy of the ultrasound-scanning light source that dynamically targets multiple brain regions. (CREDIT: Nature Materials)
Bezbednosna ograničenja i naredni koraci
Studija je za sada dokaz koncepta izveden na miševima. Autorima je jasno da postoje bezbednosne zabrinutosti: upotrebljene nanopartikule se sporo razgrađuju i mogu da se nakupljaju u organima poput jetre. Potrebno je razviti biorazgradive ili bezbednije materijale i sprovesti šire toksikološke i farmakokinetičke studije pre nego što metod bude razmatran za kliničku primenu.
Napomena autora: "Ono što demonstriramo je dokaz koncepta — ako zamenimo materijal onim koji je bezbedniji za ljude, to može otvoriti put za kliničke primene."
Rad je objavljen u časopisu Nature Materials. Iako metoda ne menja odmah pristup u kliničkoj praksi, predstavlja značajan tehnički napredak u dostavljanju kontolisane svetlosti u duboka tkiva bez implantata.
Izvor: Nature Materials (izveštaj o istraživanju tima sa Stanforda). Originalna priča: "Scientists create light inside the body using ultrasound".
Pomozite nam da budemo bolji.
