Gun Kim e Abigail Halmes trabalham em um equipamento que emite uma onda de ultra-som induzindo uma reação que produz luz em moléculas sintéticas. Crédito:Fred Zwicky
Uma conversa fortuita entre dois cientistas da Universidade de Illinois abriu uma nova linha de comunicação entre os pesquisadores biomédicos e os tecidos que estudam. As novas descobertas, relatado no Proceedings of the National Academy of Sciences , mostram que ondas de ultrassom focalizadas de alta intensidade podem penetrar no tecido biológico para ativar moléculas capazes de realizar tarefas específicas.
A pesquisa, conduzido in vitro e em camundongos, aborda os desafios do acesso não invasivo ao tecido profundo para fins terapêuticos sem causar danos permanentes. O estudo demonstra com sucesso a capacidade de desencadear reações químicas sob demanda, de uma maneira muito direcionada ao usar uma tecnologia já aprovada para uso médico.
"No sentido mais amplo, estamos tentando desenvolver sistemas de controle remoto que possam eventualmente ser usados em aplicações biomédicas, "disse o Rei Li, o reitor do Carle Illinois College of Medicine, pesquisador do Instituto Beckman de Ciência e Tecnologia Avançada em Illinois e coautor do estudo.
"Eu descobri que King estava interessado em encontrar uma maneira de ativar remotamente genes usando luz - um campo chamado optogenética, "disse Jeffrey Moore, o diretor do Instituto Beckman, professora de química e co-autora do estudo. "Isso representou uma grande oportunidade de contar a ele sobre minha pesquisa em química e mecânica de polímeros sintéticos."
Moore estuda moléculas sintéticas chamadas mecanóforos que respondem à força mudando de cor ou gerando luz - algo que ele acreditava poder aproveitar a força mecânica de uma onda de ultrassom e desencadear uma reação química que emite luz. O conceito é exatamente o que Li estava procurando.
A luz não pode viajar através de material opaco, mas as ondas de ultrassom - que têm um registro de segurança bem documentado - podem, disseram os pesquisadores.
Jeffrey Moore, deixou, Rei Li, o pesquisador de pós-doutorado Gun Kim e a estudante de graduação Abigail Halmes colaboraram para desenvolver uma molécula sintética ativada por ultrassom que pode emitir luz nas profundezas do tecido biológico para uma variedade de usos e terapias médicas. Crédito:Fred Zwicky
"A luz tem uma faixa de penetração limitada em materiais opacos, incluindo tecidos vivos, "Disse Li." A capacidade de usar ultra-som para penetrar materiais opacos e, em seguida, acionar mecanóforos para produzir luz no interior desses materiais abrirá muitas possibilidades para aplicações como a ativação de genes. "
Embora os pesquisadores tenham demonstrado com sucesso a geração remota de luz no tecido biológico sem causar danos, a intensidade dessa luz ainda não é suficiente para aplicações optogenéticas.
"Estamos chegando perto, "Moore disse." Quando completamos o estudo, estávamos a cerca de um fator de 10 da intensidade da luz necessária para ligar os genes, mas agora estamos mais perto de um fator de dois. "
A equipe interdisciplinar de co-autores do estudo, que inclui o professor de engenharia elétrica e da computação Michael Oelze e os pesquisadores do Beckman Institute Gun Kim, Vivian Lau e Abigail Halmes, continua a refinar a técnica e buscar outras aplicações biomédicas.
"Esta combinação de ultrassom focalizado de alta intensidade e mecanóforos pode ser utilizada para muitas aplicações, e a produção de luz é apenas o começo, "Li disse." Já estamos explorando ativamente outras aplicações. "
