Un team di ricercatori della School of Physics dell'Università di St Andrews ha sviluppato minuscoli laser che potrebbero rivoluzionare la nostra comprensione e il trattamento di molte malattie, compreso il cancro.

La ricerca, pubblicato in Comunicazioni sulla natura , coinvolto nello sviluppo di minuscoli laser, con diametro inferiore al millesimo di millimetro, e inserendoli in cellule vive, per esempio. cellule immunitarie o neuroni. Una volta dentro la cella, i laser funzionano come un faro e possono segnalare la posizione delle cellule, o potenzialmente anche inviare informazioni sulle condizioni locali all'interno di una cella.

Attualmente, i biologi usano tipicamente coloranti fluorescenti o proteine ​​fluorescenti per tracciare la posizione delle cellule. La sostituzione di questi con minuscoli laser offre agli scienziati la capacità di seguire un numero molto maggiore di cellule senza perdere traccia di quale cellula è quale. Questo perché la luce generata da ciascun laser contiene solo una singola lunghezza d'onda. Al contrario, i coloranti generano luce di più lunghezze d'onda in parallelo, il che significa che non è possibile distinguere accuratamente la luce da più di quattro o cinque coloranti diversi:il colore dei coloranti diventa semplicemente troppo simile. Anziché, i ricercatori hanno ora dimostrato che è possibile produrre migliaia di laser che generano ciascuno luce di una lunghezza d'onda leggermente diversa e di distinguerli con grande certezza.

I nuovi laser, sotto forma di minuscoli dischi, sono molto più piccoli del nucleo della maggior parte delle cellule. Sono fatti di un materiale a pozzo quantico a semiconduttore per fornire l'emissione laser più brillante possibile e per garantire che il colore della luce laser sia compatibile con i requisiti per le celle.

Mentre i laser sono stati posizionati all'interno delle cellule prima, le precedenti dimostrazioni hanno occupato un volume mille volte maggiore all'interno delle celle e hanno richiesto più energia per funzionare, che ne ha limitato l'applicazione, soprattutto per compiti come seguire le cellule immunitarie nel loro percorso verso i lati locali dell'infiammazione o monitorare la diffusione delle cellule tumorali attraverso i tessuti.

Professore accademico capo Malte Gather, dalla Scuola di Fisica e Astronomia, ha dichiarato:"Mentre è eccitante pensare a cellule immunitarie cyborg che combattono i batteri con un 'cannone laser di bordo', il vero valore delle ultime ricerche è più probabile nel consentire nuovi modi di osservare le cellule e quindi comprendere meglio i meccanismi della malattia".

Dott. Andrea Di Falco, dalla Scuola di Fisica e Astronomia, che ha co-diretto il progetto, ha aggiunto:"Il nostro lavoro è reso possibile da una sofisticata nanotecnologia. Un nuovo impianto di nanofabbricazione qui a St Andrews ci consente di produrre laser che sono tra i più piccoli conosciuti fino ad oggi. Questi sensori interni, simile ai microchip RFID, permettono di seguire le cellule mentre si nutrono, interagiscono con i loro vicini e si muovono attraverso ostacoli stretti, senza condizionare il loro comportamento».

Dottorando Alasdair Fikouras e membro della Royal Society Dr Marcel Schubert, che hanno testato congiuntamente i nuovi laser sono molto entusiasti delle prospettive della nuova piattaforma laser:"I nuovi laser possono aiutarci a studiare così tante domande urgenti in modi completamente diversi rispetto a prima. Ora possiamo seguire le singole cellule tumorali per capire quando e come diventare invasivo. È la biologia a livello di singola cellula che lo rende così potente".