Carbon nanorør og nær-infrarøde lasere lover en omkostningseffektiv løsning til manipulation af cellemembraner

Japanske forskere har udviklet en ny, målrettet metode til perforering af cellemembraner for at levere lægemidler til, eller manipulere generne af, individuelle celler. Artiklen er publiceret i tidsskriftet Videnskab og teknologi af avancerede materialer .

Metoden involverer nær-infrarød (NIR) laserbestråling af en tynd film af carbon nanorør, som fungerer som en effektiv fotonabsorber såvel som en stimulusgenerator.

I celleteknik og vævsbiologi forskning, brugen af ​​pulserende lasere til at stimulere celler er dukket op som en kraftfuld teknik til at muliggøre selektiv gentransfektion, lægemiddelindsprøjtning eller regulering af genekspression. Bestråling af biologiske celler ved hjælp af pulserende lasere får deres membraner til at perforere, som fremskynder signifikant gentransfektion eller målrettet levering af lægemidler.

Blandt den brede vifte af foton energier, det nær-infrarøde område er mindre skadeligt for biologiske celler, som absorberer meget lidt energi i disse bølgelængder. De mest succesrige NIR-lasere er femtosekund-lasere på grund af deres fine rumlige opløsning uden termisk eller mekanisk skade på omgivende materialer. Men femtosekund laserinstrumenter er dyre og kræver et meget sofistikeret optisk arrangement og meget plads, så forskergruppen valgte en mere økonomisk nanosekundlaser.

I undersøgelsen, Naotoshi Nakashima og kolleger ved Kyushu University brugte et fad belagt med enkeltvæggede carbon nanorør (SWCNT'er), som stærkt absorberer stråling i NIR -regionen, som en antenne til en nanosekund-pulslaser. Holdet fandt ud af, at cellemembraner enten var reversibelt eller irreversibelt forstyrret efter en NIR-puls, afhængig af laserens energi. Når en puls oversteg 17,5 mikroJoules, membranen blev irreversibelt forstyrret, og cellen døde. Derimod ved omkring 15 mikrojoule pr. puls, membranen åbnede sig, og cellen forblev i live.

Dette tyder på, at en billig laserkilde kunne bruges til at forberede et enkelt cellemål til selektiv gentransfektion, lægemiddelinjektion eller regulering af genekspression, slutter forfatterne.