Uma equipe de pesquisadores da Escola de Física da Universidade de St Andrews desenvolveu minúsculos lasers que podem revolucionar nossa compreensão e tratamento de muitas doenças, incluindo câncer.

A pesquisa, publicado em Nature Communications , envolveu o desenvolvimento de lasers minúsculos, com um diâmetro inferior a um milésimo de milímetro, e inseri-los em células vivas, por exemplo. células imunológicas ou neurônios. Uma vez dentro da célula, os lasers funcionam como um farol e podem relatar a localização das células, ou potencialmente até mesmo enviar informações sobre as condições locais dentro de uma célula.

Atualmente, biólogos normalmente usam corantes fluorescentes ou proteínas fluorescentes para rastrear a localização das células. Substituí-los por lasers minúsculos dá aos cientistas a capacidade de seguir um número muito maior de células sem perder a noção de qual célula é qual. Isso ocorre porque a luz gerada por cada laser contém apenas um único comprimento de onda. Por contraste, os corantes geram luz de vários comprimentos de onda em paralelo, o que significa que não se pode distinguir com precisão a luz de mais de quatro ou cinco corantes diferentes - a cor dos corantes simplesmente se torna muito parecida. Em vez de, os pesquisadores mostraram agora que é possível produzir milhares de lasers, cada um deles gerando luz de um comprimento de onda ligeiramente diferente, e distingui-los com grande certeza.

Os novos lasers, na forma de pequenos discos, são muito menores do que o núcleo da maioria das células. Eles são feitos de um material de poço quântico semicondutor para fornecer a emissão de laser mais brilhante possível e para garantir que a cor da luz do laser seja compatível com os requisitos das células.

Embora os lasers tenham sido colocados dentro das células antes, as demonstrações anteriores ocuparam um volume mil vezes maior dentro das células e exigiram mais energia para operar, que limitou sua aplicação, especialmente para tarefas como seguir células do sistema imunológico em seu caminho para os lados locais da inflamação ou monitorar a propagação de células cancerosas através do tecido.

Professor acadêmico líder Malte Gather, da Escola de Física e Astronomia, disse:"Embora seja empolgante pensar em células imunológicas ciborgues que lutam contra bactérias com um 'canhão de laser integrado', o valor real das pesquisas mais recentes é mais provável em permitir novas maneiras de observar células e, assim, compreender melhor os mecanismos da doença. "

Dra. Andrea Di Falco, da Escola de Física e Astronomia, que co-supervisionou o projeto, acrescentou:"Nosso trabalho é possibilitado por nanotecnologia sofisticada. Uma nova instalação de nanofabricação aqui em St Andrews nos permite produzir lasers que estão entre os menores conhecidos até hoje. Esses sensores internalizados, semelhante aos microchips RFID, permitem seguir as células à medida que se alimentam, interagir com seus vizinhos e mover-se através de obstáculos estreitos, sem condicionar seu comportamento. "

Aluno de doutorado Alasdair Fikouras e Royal Society Fellow, Dr. Marcel Schubert, que testaram os novos lasers em conjunto estão muito entusiasmados com as perspectivas da nova plataforma de laser:"Os novos lasers podem nos ajudar a estudar tantas questões urgentes de maneiras completamente diferentes do que antes. Agora podemos seguir células cancerosas individuais para entender quando e como elas tornar-se invasivo. É a biologia no nível de uma única célula que o torna tão poderoso. "