Ученые разработали неинвазивный способ доставки света в любую точку организма. Они использовали частицы наноматериалов, которые распространялись через кровоток и превращали ультразвуковые волны в точечные источники света. Эта технология открывает путь к более простым и менее травматичным светотерапевтическим методам лечения.
«Ультразвук очень удобен в использовании и проникает в тело гораздо глубже, чем свет, — объясняет старший автор исследования Гуосонг Хонг. — С помощью этих материалов мы можем создавать световое излучение в мозге, в кишечнике, в спинном мозге, в мышцах — практически где угодно — без необходимости вживления физического имплантата».
Светоизлучающие материалы, с которых начали Хонг и его коллеги, — это крупные керамические частицы, которые обычно используются в строительстве. Они испускают свет в ответ на механическое напряжение, которое можно создать ультразвуковыми волнами. Ученые измельчили их до наночастиц и покрыли биосовместимой оболочкой, которая позволяет им находиться в растворе во взвешенном состоянии. Затем этот раствор ввели мышам, и наноматериалы распространились через кровеносные сосуды по всему телу.
«Везде, где есть живая мягкая ткань, есть кровеносные сосуды, через которые поступают питательные вещества, кислород и клетки крови. Мы можем использовать их и для доставки света», — говорит Хонг.
Наночастицы остаются относительно темными, пока на них не попадут сфокусированные ультразвуковые волны. Авторы работы показали, что могут создавать свет в нескольких местах одновременно, а также использовать ультразвук для сканирования, создавая свет по мере движения фокальной точки.
Чтобы продемонстрировать работу метода в глубине тела, ученые создали небольшую ультразвуковую «шапочку» для мышей и использовали ее для генерации света в разных частях мозга. Свет стимулировал различные нейроны, заставляя мышь поворачивать влево или вправо в зависимости от того, какая именно область мозга активируется.
Материалы, использованные в этой работе, создают синий свет с длиной волны 490 нанометров. Его можно применять для возбуждения нейронов и в фотодинамической терапии рака. Ученые экспериментируют с материалами, излучающими ультрафиолетовый свет, который способен убивать бактерии и вирусы. Также специалисты работают над сочетанием этого метода с системами редактирования генов, надеясь использовать ультразвук для локального включения и выключения генного редактирования.
Прежде чем применять технологию на людях, необходимо убедиться в безопасности наноматериалов. Керамические частицы не показали побочных эффектов у мышей, но они медленно разлагаются и могут накапливаться в печени. Ученые надеются заменить их биологическими материалами, безопасно распадающимися в организме.
Ранее ученые определили новый показатель старения.
Источник: hi-tech.mail.ru