Световой скальпель

Известно, что короткие вспышки фемтосекундного лазера (длительностью в одну квадриллионную, 10⁻¹⁵ секунды) могут проделать нанометровые отверстия в силиконе, если его предварительно покрыть золотыми наночастицами. Профессор Школы инженерии Монреаля Мишель Менье поставил себе задачу выяснить, возможно ли повторить то же самое с органической материей.

Сначала учёный работал на клеточных культурах in vitro. Основной сложностью было проделать в клеточной мембране отверстия, таким образом, чтобы не нарушить её целостность. Использование золотых наночастиц, выполняющих функцию нанолинз, позволило исследователю сконцентрировать световую энергию лазера на длине волны, равной 800 нанометров (ближний инфракрасный свет). При такой длине волны клетки поглощают очень мало энергии, что способствует сохранению их целостности.

Затем Менье и его команда решили опробовать технологию на клетках в составе живого организма. Выбор пал на сетчатку глаза. Главная проблема в применении фемтосекундного лазера в данном случае состоит в том, что сетчатка – часть центральной нервной системы, состоящая из слоёв нервных клеток с различными функциями. В отличие от большинства других клеток, нейроны не восстанавливаются в случае гибели. Было решено в первую очередь протестировать технологию на здоровых клетках, так как они более предсказуемы. Использование фемтосекундного лазера и золотых наночастиц в сочетании с антителами, которые помогают направить воздействие на конкретный тип клеток, дало хорошие результаты: в клеточных мембранах были проделаны отверстия, через которые можно целенаправленно доставлять вещества или даже гены. Клетки при этом остались целы.

Таким образом, учёные получили технологию, позволяющую осуществлять воздействие только на больные клетки, не затрагивая при этом здоровые области. В будущем такой подход может помочь в лечении дегенеративных заболеваний сетчатки, от которых на сегодняшний день страдают сотни миллионов человек по всему миру.

Статья Wilson et al. In Vivo Laser-Mediated Retinal Ganglion Cell Optoporation Using KV1.1 Conjugated Gold Nanoparticles опубликована в журнале Nano Letters.

Анастасия Позняк, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru/ по материалам Polytechnique Montréal: A major step toward non-viral ocular gene therapy using laser and nanotechnology.