Winzige "zelluläre Laser" konnte helfen zielgerichtete Krebstherapien

Zum ersten Mal Wissenschaftler haben injiziert Laser Zellen, so dass sie Leuchten von innen, eine Vorauszahlung, die eines Tages Hilfe könnte behandeln Probleme im Inneren des menschlichen Körpers wie Krebs, Forscher sagen.

Laserstrahlen werden von Kettenreaktionen erstellt in denen erregt Atome gegenseitig stimulieren. Diese Kettenreaktionen erfordern oft Kammern ausgekleidet mit Spiegel, in welchem Licht herum, und hin und her springen können, um die Atome in den Kammern zu stimulieren.

Jetzt haben Wissenschaftler herausgefunden, wie man Miniatur sphärischen Kammern der Spiegel zu erstellen, die in Zellen platziert werden können – entweder weichen Kammern der Öltröpfchen gemacht oder harte Kammern gemacht feste Kügelchen aus Polystyrol, die gleiche Kunststoff in Styropor verwendet. Die Wechselwirkungen zwischen den Oberflächen dieser Tröpfchen und Perlen machen ihre Innenwände wirken wie Spiegel, um bestimmte Frequenzen des Lichtes. [Fotos erstaunlich: die kleinen Dinge des Lebens]

In der neuen Studie Forscher geladen dieser mikroskopisch kleinen Kammern mit fluoreszierenden Farbstoff-Moleküle, und wenn die Wissenschaftler kurze Lichtimpulse verwendet, um die Farbstoffe zu energetisieren, gab die Kammern aus Laserlicht. In Experimenten machte diese "intrazellulären Mikrolaser" Schweinehaut und menschlichen Tumorzellen Leuchten.

Jede Kammer erzeugt geringfügige Mengen von Wärme – weniger als 1,8 Grad Celsius (1 Grad Celsius), was darauf hindeutet, dass Laser sicher in den Zellen verwendet werden könnten die Ermittler sagten.

"Wir daran interessiert, Laser aus biologischen Materialien, längst haben", sagte Studienautor senior Andy Seok-Hyun Yun, biomedizinische Wissenschaftler an der Harvard Medical School." "Jetzt haben wir etwas, was wir in Zellen, umsetzen können, die injiziert oder in den Körper implantiert werden kann."

Laser werden oft in Therapien eingesetzt, beispielsweise zur Aufrechnung Licht-aktivierte Medikamente nur, wenn und wo die Laser glänzte sind und nicht an andere Zeiten oder an anderen Stellen im Körper. Laser werden auch häufig verwendet den Körper für Probleme wie Karies oder Krebs untersucht.

Eine große Einschränkung für diese Art von medizinischen Anwendungen, jedoch "ist, dass sie nur verwendet werden können, wo Licht durchdringen kann," sagte Yun Live Science. Im Gegensatz dazu hinzugefügt die neue Technik Laser in Zellen, setzt damit Laser, "Weitere Orte im Inneren des Körpers zu erreichen", Yun.

Die Forscher stellten auch fest, dass das Licht, das die Öltröpfchen emittiert sehr empfindlich auf die Bedingungen in den Zellen war. Durch sorgfältig analysieren Veränderungen in den Wellenlängen geben diese Miniatur-Laser ab, Wissenschaftler "können sagen, was los ist in den Zellen," Yun sagte. Zum Beispiel zum ersten Mal sie "könnten messen die Kräfte, die durch die Zelle 'Skelett," Das Zytoskelett"Yun sagte.

Überwachung der Bedingungen in den Zellen für die Krebsforschung hilfreich sein könnte, bemerkte Yun. "In den späteren Stadien des Krebses, es kann über den Körper ausbreiten – ein Prozess Metastasen, genannt" Yun sagte. "Es muss in Gewebe eindringen, brechen in den Blutgefäßen, an einen anderen Ort zu reisen, brechen aus den Blutgefäßen und an entfernten Orten im Körper bleiben. Während dieses Prozesses, die mechanische Reaktionen der Zellen ändern, wie z. B. wie sie durch Umgebungen, squeeze ausüben, wie viel Kraft sie im Gewebe.

"In der Lage, die mechanischen Eigenschaften von Krebszellen in verschiedenen Phasen messen Sie eine Vorstellung davon, wie Metastasen zu verhindern geben könnte", sagte Yun.

Die Forscher haben auch herausgefunden, dass die Farben des Lichts, die Kunststoff-Perlen emittiert könnte stark variieren, je nach Durchmesser und welche Kombination von Farben, die sie trugen. Die Wissenschaftler sagten, dass sie etwa 200 Milliarden einzigartige Laser-basierten Tags für Zellen, jeweils bestehend aus Trios von Perlen unterschiedlicher Größe und Farbstoffe entwickeln konnten.

Solche Tags könnte dazu beitragen, dass Forscher, die Krankheiten wie Krebs zu studieren. "Es gibt Milliarden von Zellen in Tumoren," sagte Yun. "Es könnte interessant sein, markieren Zellen in Tumoren und sehen, was mit ihnen geschieht, wenn die Tumoren zu verbreiten – was Zellen in Tumoren verlassen, als sie verlassen, und wo sie zu verlassen. Das könnte erzählen uns viel von Krebsarten wie zu verbreiten, und vielleicht, wie man sie an der Ausbreitung zu stoppen."

Zukünftige Forschung kann untersuchen, Spiegel Kammern in verschiedenen Formen – wie Zylinder, Ringe und Scheiben – sowie aus biologisch abbaubaren Materialien, die möglicherweise mehr kompatibel mit dem Körper als die in dieser Studie verwendeten Materialien.

Yun und seinem Kollegen Matjaž Humar detailliert ihre Ergebnisse heute (27. Juli) in der Zeitschrift Nature Photonics online.

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