_ Cercetătorii dezvoltă picături mici care valorifică lumina laser pentru a detecta markerii bolii

O echipă de cercetători condusă de Universitatea Tehnologică Nanyang din Singapore (NTU Singapore) a creat picături minuscule care, atunci când sunt activate de lumina laser, pot detecta biomarkeri de proteine ​​virale care indică prezența a anumitor boli.

Aceste micropicături, cu aproximativ o treime din diametrul unei șuvițe de păr uman, ar putea călători în fluxul sanguin pentru a ajunge în toate părțile corpului uman și a detecta particulele vărsate de celule, cunoscute ca exozomi, care funcționează ca biomarkeri ai bolii.

Profesorul asistent Nanyang Chen Yu-Cheng de la Școala de Inginerie Electrică și Electronică a NTU, care a condus echipa de cercetare cu coleg de cercetare Dr. Fang Guocheng, a spus că micropicăturile ar putea oferi, de asemenea, o alternativă mai precisă și eficientă pentru terapia fotodinamică, care utilizează purtători de medicamente activați de lumină pentru a ucide celulele anormale.

Lucrările echipei de cercetare au fost raportate în jurnalul Nano Letters în martie 2023.

Echipa de cercetare a folosit un cristal lichid pentru a crea micropicături care au fost apoi acoperite cu diverși anticorpi care reacționează la diferite proteine ​​aruncate de viruși, transformându-le în detectoare de boli.

Micropicăturile servesc ca punct focal pentru lumina laser. . Când laserul intră în picătură, energia și lumina acestuia sunt amplificate, deoarece laserul reflectă și sare în interiorul picăturii în mod repetat înainte de a ieși din picătură. Acest lucru creează un semnal energetic mai puternic care este emis din picătură, ceea ce duce la semnale mai precise, mai precise și ușor de detectat.

Când o micropicătură întâlnește o proteină care reacționează cu unul dintre anticorpii atașați, sugerând prezența boală sau infecție – lungimea de undă a luminii reflectate de micropicături se modifică.

Măsurând schimbarea lungimii de undă pe măsură ce părăsește micropicăturile, cercetătorii au folosit tehnologia în studiile de laborator pentru a detecta cu succes tulburări neurologice, boli genetice și celulele canceroase.

Profesorul Chen a spus: „Folosirea laserelor ne permite să amplificăm modificările biologice subtile, deoarece acestea se comportă bine chiar și în medii de țesuturi împrăștiate sau adânci. Laserele oferă coerență și intensitate puternice și un semnal ridicat. raportul la zgomot, toate acestea ducând la o detecție mai precisă.”

Cercetătorii au spus că micropicăturile au potențiale aplicații în screeningul medicamentelor. „Ne imaginăm că studiul propus poate servi ca un instrument util atât pentru știința biologică fundamentală, cât și pentru aplicații precum screening-ul de medicamente și aplicații pentru organe sau țesuturi pe cip”, a spus conf. Chen.

În prezent, testele pentru celulele bolnave se fac cu lumină fluorescentă convențională. Utilizarea unui laser conferă mai multe avantaje, au spus cercetătorii. Cea mai mare este o precizie mai mare în detectarea bolilor.

„Deoarece lungimea de undă a fasciculului reflectat cu laser ocupă o bandă mai îngustă decât fluorescența utilizată în testele convenționale, rezultatele sunt mai clare și mai precise, cu mai puțin zgomot. și incertitudine”, a spus dr. Fang, membru prezidențial postdoctoral la Școala de Inginerie Electrică și Electronică a NTU și autorul corespondent al lucrării.

„Datorită sensibilității lor ridicate la schimbările din mediul înconjurător, laserul particulele au fost folosite ca senzori moleculari în diverse aplicații”, a spus profesorul Chen.

Aceste micropicături personalizabile oferă, de asemenea, flexibilitate în mișcare și detectare. Potrivit cercetărilor publicate anterior, acestea pot fi controlate manual folosind particule magnetice sau se pot mișca autonom folosind lipide și agenți tensioactivi, permițându-le să se răspândească în interiorul corpului. Ele sunt, de asemenea, biodegradabile și pot fi absorbite în siguranță de către organism.

„Abilitatea de a manipula microlasere – lasere de câțiva microni – în fluide biologice deschide noi posibilități în aplicațiile biofotonice”, a spus conf. Chen.

Utilizări alternative în terapia fotodinamică

Micropicăturile ar putea fi aplicate în terapia fotodinamică, în care pacienții primesc un medicament activat de lumină. Aceste medicamente, numite fotosensibilizatori, sunt concepute pentru a fi absorbite numai de celulele bolnave sau anormale și au efect numai atunci când sunt activate de o sursă de lumină.

Micropicăturile echipei sunt suficient de mici pentru a naviga în fluxul sanguin și, de asemenea, să se lege de exozomi. . Aceștia ar putea fi utilizați pentru a livra acești fotosensibilizatori în zonele în care celulele bolnave aruncă exozomi.

Terapia fotodinamică convențională folosește o lumină fluorescentă externă pentru a activa purtătorii de medicamente în fluxul sanguin, care strălucește lumina pe o suprafață mare a corpului. . Medicii pot activa medicamentele mai precis și local, folosind un laser ca sursă de lumină, ceea ce duce la o eficiență mai bine direcționată.

Echipa de cercetare lucrează în prezent la dezvoltarea unui biocip integrat care poate fi comercializat pentru utilizare. în depistarea medicamentelor și biotestele pe un singur cip.

(Fluierul)