keramika

Foto: Ilustrační_myshion/Pixabay

S těmito materiály budou lékaři schopni zobrazovat světelné záření v mozku, střevech, míše, svalech, prakticky kdekoli a hlavně bez nutnosti fyzického implantátu.

Světlo, které považujeme za zcela obyčejné, protože je ho všude dostatek, má překvapivé využití. Už nyní ho využíváme v aplikacích jak v biologii, tak v medicíně. Vědci používají světlo ke stimulaci růstu buněk, manipulaci s nervovými signály a dokonce i k léčbě některých druhů rakoviny. Jeho nevýhodou ale je, že neprochází snadno tkání. Většina současných metod, jak přivést světlo hluboko do těla, je invazivní a vyžaduje buď odstranění tkáně, nebo zavedení optického vlákna.

Vědci ze Stanfordské univerzity nyní vytvořili neinvazivní způsob. Přišli s metodou, která využívá běžné stavební materiály v nanoměřítku, které jsou distribuované krevním řečištěm a pomocí ultrazvukových vln jsou přeměně na přesné světelné body. Tato technika poskytuje potenciální plán pro snadnější a méně invazivní léčbu založenou na světle.

Stavební keramický materiál

Materiály, se kterými vědci prováděli své experimenty a které produkují světlo, jsou velké keramické částice, které se spíše používají ve stavebních materiálech než v těle. Tyto materiály vydávají světlo v reakci na mechanické namáhání, V tomto případě poslouží ultrazvukové vlny.

Vědci z tohoto keramického materiálu vytvořili nanočástice a použili biokompatibilní povlak, který umožňuje suspendování částic v roztoku. Tento roztok pak pomocí injekcí aplikovali myším. Krevní cévy roznesly nanomateriály do všech částí těla.

Látku lze použít všude, kde je živá měkká tkáň a cévy, které dodávají živiny, kyslík a krevní buňky. To vše lze využít k dodávání světla.

Nanočástice zůstávají tmavé, dokud nejsou zasažené ultrazvukovými vlnami. Vědci ukázali, že můžou vytvářet světlo na více místech najednou a také využívat ultrazvuk ke skenování, když vytvářejí světlo pohybem ohniska ultrazvuku.

Světlo a pohyb u myší

Aby vědci ukázali, že látka působí hlouběji v těle, protože světlo není vždycky zvenčí viditelné, vytvořili pro myši malý klobouk s ultrazvukem. Ten použili k vytvoření světla, které působilo v různých částech myšího mozku. Světlo, které stimulovalo různé neurony, způsobovalo, že se myš otáčela doleva, nebo doprava v závislosti na aktivované části mozku!

Demonstrace ukázala, že světlo produkované ultrazvukem může účinně manipulovat s buněčnou aktivitou v mozku, ale existují i ​​další potenciální využití. „Jedná se o obecnou metodu, která umožňuje jakoukoli aplikaci vyžadující světlo v hlubokých tkáních.“

Světlá budoucnost

Materiály použité v této práci vytvářejí modré světlo s vlnovou délkou 490 nanometrů. Tuto vlnovou délku lze, jak vědci prokázali, použít k excitaci neuronů a ve fotodynamické terapii rakoviny. Stejné metody by však mohly být použity k výrobě dalších užitečných vlnových délek z různých nanomateriálů. Vědci nyní experimentují s materiálem, který vyzařuje ultrafialové světlo, jež může ničit bakterie a viry.

Než ale bude možné některý z těchto systémů použít u lidí, musí se vědci ujistit, že jsou nanomateriály bezpečné. I když se zdá, že u myší nevykazují žádné nežádoucí účinky, problém ale je, že se dostatečně rychle nerozkládají a mají tendenci hromadit se na místech, jako jsou játra. Nyní, když vědci prokázali, že ultrazvuk lze použít k produkci světla, vědci doufají, že tento nevstřebatelný keramický materiál nahradí biologickým materiálem, který se v těle bezpečně rozloží.

---

Zdroj: Stanfordská univerzita; Guosong Hong, odborný asistent materiálových věd a inženýrství na Fakultě inženýrství a hlavní autor článku; https://www.eurekalert.org/news-releases/1123696; DOI10.1038/s41563-026-02556-z