I ricercatori giapponesi hanno sviluppato un nuovo, metodo mirato per perforare le membrane cellulari al fine di somministrare farmaci a, o manipolare i geni di, singole cellule. Il documento è pubblicato sulla rivista Scienza e tecnologia dei materiali avanzati .

Il metodo prevede l'irradiazione laser nel vicino infrarosso (NIR) di un film sottile di nanotubi di carbonio, che agiscono come un efficace assorbitore di fotoni e un generatore di stimoli.

Nell'ingegneria cellulare e nella ricerca sulla biologia dei tessuti, l'uso di laser pulsati per stimolare le cellule è emerso come una potente tecnica per consentire la trasfezione genica selettiva, iniezione di farmaci o la regolazione dell'espressione genica. L'irradiazione delle cellule biologiche mediante laser a impulsi provoca la perforazione delle loro membrane, che accelera significativamente la trasfezione genica o la somministrazione mirata di farmaci.

Tra la vasta gamma di energie dei fotoni, la regione del vicino infrarosso è meno dannosa per le cellule biologiche, che assorbono pochissima energia in queste lunghezze d'onda. I laser NIR di maggior successo sono i laser a femtosecondi grazie alla loro risoluzione spaziale fine senza danni termici o meccanici ai materiali circostanti. Ma gli strumenti laser a femtosecondi sono costosi e richiedono una disposizione ottica altamente sofisticata e molto spazio, quindi il team di ricerca ha optato per un laser a nanosecondi più economico.

Nello studio, Naotoshi Nakashima e colleghi della Kyushu University hanno utilizzato un piatto rivestito con nanotubi di carbonio a parete singola (SWCNT), che assorbono fortemente le radiazioni nella regione NIR, come antenna per un laser a impulsi di nanosecondi. Il team ha scoperto che le membrane cellulari erano disturbate in modo reversibile o irreversibile a seguito di un impulso NIR, a seconda dell'energia del laser. Quando un impulso supera 17,5 microJoule, la membrana è stata irreversibilmente distrutta e la cellula è morta. Al contrario, a circa 15 microJoule per impulso, la membrana si è aperta e la cellula è rimasta viva.

Ciò suggerisce che una sorgente laser economica potrebbe essere utilizzata per preparare un singolo bersaglio cellulare per la trasfezione genica selettiva, iniezione di farmaci o regolazione dell'espressione genica, concludono gli autori.