Bilim Adamları Ultrason Dalgalarını Kullanarak İnsan Vücudunun İçinde Işık Yaratıyor

Stanford Üniversitesi bilim adamları, teslimat için yeni, invazif olmayan bir yöntem ortaya çıkardılar. ışık kullanarak insan vücudunda istenilen yerlere ultrason Işık yayılımını uyarmak için dalgalar nanopartiküller kan dolaşımına enjekte edilir.

Bilimkurgu benzeri sürecin arkasındaki araştırma ekibi, yaklaşımlarının güvenli, invazif olmayan bir ışık üretme yöntemi sunabileceğini söyledi. hassas cerrahi aydınlatılması zor alanlarda ve yerelleştirilmiş ışık üretir genetik mühendisliği araştırma. İnsan vücudunda hassas ışık noktaları oluşturma yeteneği aynı zamanda daha az invaziv ışık bazlı tedavileri de mümkün kılabilir.

Mühendislik Fakültesi malzeme bilimi ve mühendisliği yardımcı doçenti ve çalışmayı detaylandıran makalenin kıdemli yazarı Guosong Hong, "Bu malzemelerle beyinde, bağırsakta, omurilikte, kasta - neredeyse her yerde - fiziksel bir implanta ihtiyaç duymadan ışık emisyonu üretebiliriz" dedi.

Ultrason Vücuda Işıktan Çok Daha Derinlere Nüfuz Eder

Yaşamın kritik bir bileşeni olan ışık, aynı zamanda çok çeşitli tıbbi tedavi ve prosedürlerde de gerekli bir araçtır. Son buluşlar aynı zamanda ışığın uyarma yeteneğini de gösterdi. hücre büyümesidavranmak kanserve hatta manipüle etmek sinir sinyalleri.

Yine de görünür ışığın insan dokusundan kolayca geçmemesi, iç aydınlatmayı ileri tedavilerde kullanan cerrahlar ve tıp uzmanları için zorlu hale getiriyor. Çoğu durumda tek seçenek sağlıklı dokuyu çıkarmak veya bir optik fiber yerleştirmektir.

Hong'a göre, ışıktan farklı olarak ultrason dalgaları "ışıktan çok daha derinlere" nüfuz ediyor. Profesör ayrıca çeşitli tıbbi kullanımlar için halihazırda onaylanmış olan ultrasonun "kullanımının çok uygun" olduğunu da belirtti.

Bu avantajlardan yararlanmak için Hong ve meslektaşları benzersiz bir yeteneğe sahip büyük seramik parçacıkları topladılar: mekanik kuvvete maruz kaldıklarında ışık yayarlar. Kritik olarak, insan vücudunda yeterli miktarda kullanılabilir ışık üretmek için gereken mekanik stres türü, tıbbi açıdan güvenli ultrason seviyeleri kullanılarak oluşturulabilir.

Davranışsal Sonuçlar Üretmek İçin Dalgaları Ayarlama

Hammaddeyi, insan kan dolaşımında güvenli bir şekilde dolaşabilecek kadar küçük küçük nanopartiküller halinde işledikten sonra, bunları, dibe batmak yerine bir çözelti içinde süspanse edilmelerine olanak tanıyan biyouyumlu bir kaplamayla kapladılar. Daha sonra çözeltiyi laboratuvar farelerine enjekte ettiler. Hong'a göre enjekte edilen nanopartiküller, kan damarlarının besinleri ve kan hücrelerini canlı dokuya ilettiği her yere taşınacak ve bunların dolaşım sistemini "aynı zamanda ışık üretmek" için de kullanabileceğini belirtti.

Daha sonra ekip, ultrason üreten küçük bir şapka oluşturdu ve bunu enjekte edilen farelerin başlarına yerleştirdi. Umduğumuz gibi, ultrason dalgalarını hayvanın beyninin farklı bölgelerine hedeflediklerinde kelimenin tam anlamıyla 'aydınlandılar'. Ayrıca, beynin hangi bölümünün ultrason tarafından uyarıldığına bağlı olarak hayvanın sola veya sağa yön değiştireceğini de belirttiler.

Profesör Hong, "Çeşitli davranışsal sonuçlar üretmek için bu emisyonu farklı beyin bölgelerinde invazif olmayan bir şekilde ayarlayabiliriz" dedi.

Ancak profesör, beyindeki hücresel aktiviteyi manipüle eden yaklaşımın "başka potansiyel kullanımlara da" sahip olduğunu ekledi.

Hong, "Bu, derin dokuda ışık gerektiren her türlü uygulamayı mümkün kılabilecek genel bir yöntemdir" dedi.

Örneğin deneylerde kullanılan nanopartiküller 490 nanometrede mavi ışık üretti. Ekip, nöronları uyarma yeteneğini göstermenin yanı sıra, bu dalga boyunun halihazırda fotodinamik kanser tedavisinde kullanıldığını da belirtti. Geleneksel ışık kaynaklarının aksine, ultrasonla uyarılan nanopartiküllerin ürettiği ışık, doğrudan kanserli hücreleri hedef alabiliyor.

Klinik Uygulamaların Önünü Açıyoruz

Daha sonra araştırma ekibi, ultraviyole (UV) ışık yayan nanopartikülleri kullanan ultrason bazlı tedavileri araştırıyor. UV ışığı, kimyasallar veya ilaçlar kullanılmadan virüsleri ve bakterileri öldürmek de dahil olmak üzere çeşitli tıbbi uygulamalarda kullanılır.

Başarılı deneylerin ardından Hong, ışık üretme yaklaşımını mevcut bir gen düzenleme sistemiyle eşleştirmeyi keşfetmek için Mühendislik ve Tıp fakültelerinde nörobiyoloji ve biyomühendislik profesörü Michael Lin ile birlikte çalıştı. Araştırmacılar, gen düzenlemenin hedeflenen bir ışık kaynağıyla potansiyel olarak açılıp kapatılabilen "hedef dışı etkiler" yaratabileceğinden bunun son derece faydalı olabileceğini belirtiyorlar.

Ekip, potansiyel insan uygulamalarını tartışırken öncelikle nanopartiküllerin güvenliğini test etmeleri gerektiğini belirtti. Bu, fareler daha büyük nanopartiküllerden herhangi bir kötü etki göstermese de, fare deneylerinde kullanılan nanopartiküllere göre ışık yayan ve vücutta daha kolay parçalanan nanopartiküllerin araştırılmasını içerir.

Hong, "Burada gösterdiğimiz şey, vücudun derinliklerinde programlanabilir bir şekilde ışık emisyonu üretebileceğinizi gösteren bir konsept kanıtıdır" dedi. "Materyali insanlarda kullanılması daha güvenli olanla değiştirebilirsek, bu klinik uygulamaların önünü açmaya başlayacak."

Çalışma “Ultrason taramalı in vivo ışık kaynağı” Nature Materials'da yayınlandı.

Christopher Plain, Bilim Kurgu ve Fantazi roman yazarı ve The Debrief'te Baş Bilim Yazarıdır. Onu takip edin ve onunla bağlantı kurun X, onun kitapları hakkında bilgi edinin plainfiction.comveya doğrudan şu adrese e-posta gönderin: [email protected].