Mekanik, kemi og biomedicinsk forskning går sammen om ikke -invasiv vævsterapi

En tilfældig samtale mellem to forskere fra University of Illinois har åbnet en ny kommunikationslinje mellem biomedicinske forskere og de væv, de studerer. De nye fund, rapporteret i Procedurer fra National Academy of Sciences , viser, at ultralydsbølger med høj intensitet kan trænge igennem biologisk væv for at aktivere molekyler, der er i stand til at udføre specifikke opgaver.

Forskningen, udført in vitro og hos mus, adresserer udfordringerne ved ikke -invasiv adgang til dybt væv til terapeutiske formål uden at forårsage permanent skade. Undersøgelsen viser med succes evnen til at udløse kemiske reaktioner efter behov, på en meget målrettet måde, mens du bruger en teknologi, der allerede er godkendt til medicinsk brug.

"I videste forstand, vi forsøger at udvikle fjernstyrede systemer, der i sidste ende kan bruges i biomedicinske applikationer, sagde kong Li, dekan for Carle Illinois College of Medicine, en forsker ved Beckman Institute for Advanced Science and Technology i Illinois og en medforfatter af et studie.

"Jeg lærte, at King var interesseret i at finde en måde at eksternt aktivere gener ved hjælp af lys - et felt kaldet optogenetik, "sagde Jeffrey Moore, direktøren for Beckman Institute, en kemiprofessor og en medforfatter af et studie. "Dette gav en fantastisk mulighed for at fortælle ham om min forskning inden for syntetisk polymerkemi og mekanik."

Moore studerer syntetiske molekyler kaldet mekanoforer, der reagerer på kraft ved at ændre farve eller generere lys - noget han mente kunne udnytte den mekaniske kraft ved en ultralydsbølge og udløse en kemisk reaktion, der udsender lys. Konceptet er præcis det, Li søgte.

Lys kan ikke rejse gennem uigennemsigtigt materiale, men ultralydsbølger-som har en veldokumenteret sikkerhedsrekord-kan, sagde forskerne.

"Lys har et begrænset penetrationsområde i uigennemsigtige materialer, herunder levende væv, "Li sagde." Evnen til at bruge ultralyd til at trænge igennem uigennemsigtige materialer og derefter udløse mekanoforer til at producere lys dybt inde i disse materialer vil åbne op for mange muligheder for applikationer såsom genaktivering. "

Selvom forskerne med succes har påvist fjerngenerering af lys i biologisk væv uden at forårsage skade, lysets intensitet er stadig ikke nok til optogenetiske applikationer.

"Vi kommer tæt på, "Sagde Moore." Da vi afsluttede undersøgelsen, vi var inden for omkring en faktor 10 af den lysintensitet, der var nødvendig for at tænde for gener, men nu er vi tættere på en faktor to. "

Det tværfaglige team af studieforfattere, som omfatter elektriske og computertekniske professor Michael Oelze og Beckman Institute forskere Gun Kim, Vivian Lau og Abigail Halmes, fortsætter med at forfine teknikken og søge andre biomedicinske applikationer.

"Denne kombination af højintensitets fokuseret ultralyd og mekanoforer kan bruges til mange applikationer, og let produktion er kun begyndelsen, "Sagde Li." Vi undersøger allerede aktivt andre applikationer. "