Pesquisadores japoneses desenvolveram um método direcionado para abrir as membranas celulares, a fim de entregar drogas para, ou manipular os genes de, células individuais.

O método, conforme relatado no jornal Ciência e Tecnologia de Materiais Avançados , envolve a irradiação de um filme fino de nanotubos de carbono usando um laser infravermelho próximo (NIR). Os nanotubos atuam como um absorvedor de fótons eficaz, bem como um gerador de estímulo para células adjacentes.

Em engenharia celular e pesquisa de biologia de tecidos, os cientistas costumam usar lasers pulsados ​​para estimular as células e permitir a transfecção de genes (a introdução de material genético), regulação gênica ou injeção de drogas. A irradiação de células biológicas usando lasers pulsados ​​faz com que suas membranas perfurem, que acelera significativamente a transfecção de genes ou a distribuição direcionada de drogas.

Entre a ampla gama de energias de fótons, a região do infravermelho próximo é menos prejudicial para as células biológicas, que absorvem muito pouca energia nesses comprimentos de onda. Os lasers NIR de maior sucesso são os lasers de femtossegundo devido à sua resolução espacial fina, sem danos térmicos ou mecânicos aos materiais circundantes. Contudo, instrumentos a laser de femtossegundo são caros, volumosos e requerem um arranjo óptico altamente sofisticado, então a equipe de pesquisa optou por um laser de nanossegundos mais econômico.

No estudo, Naotoshi Nakashima e colegas da Universidade de Kyushu prepararam um prato revestido com nanotubos de carbono de parede única, que absorvem fortemente a radiação na região NIR, como uma antena para um laser de pulso de nanossegundos. O prato também foi semeado com células vivas.

Dependendo da energia do laser, os pesquisadores descobriram que as membranas celulares foram reversível ou irreversivelmente perturbadas. Quando um pulso de laser excedeu 17,5 microJoules (uJ), as membranas foram destruídas e as células morreram. Contudo, com energias mais baixas de cerca de 15 uJ por pulso, as membranas se abriram e as células permaneceram vivas. Isso sugere que uma fonte de laser barata pode ser usada para preparar um único alvo de célula para a transfecção seletiva de genes, injeção de drogas ou regulação da expressão gênica, os autores concluem.