Technika opiera się o narzędzie zwane „szczypcami optycznymi”. Składa się ono z pojedynczego promienia lasera, który przenika przez ściany naczyń krwionośnych. Więzi on krwinki za pomocą strumienia protonów. Eksperyment przeprowadzono na naczyniach ucha, ponieważ są położone płytko pod skórą. Skupiając laser badacze złapali w pułapkę jedną krwinkę, powodując zablokowanie przepływu krwi. Kiedy wyłączono laser krążenie krwi powróciło do normalnego stanu. Ponieważ laser pozwala na działania we wszystkich płaszczyznach, naukowcy ponowili swoje eksperymenty na większych naczyniach oraz na innych typach komórek – wszystkie te próby zakończyły się sukcesem. Chińscy naukowcy nie musieli usuwać tkanek, aby dostać się naczyń będących celem eksperymentu, ponadto laser nie uszkodził komórek. Praca została opublikowana w Nature Communications i udowodniła, że manipulacja komórkami na odległość jest możliwa.
Sam wynalazek optycznych szczypiec nie jest niczym nowym. Zasada jego działania opiera się o pojedynczy promień lasera, który jest punktowo skupiany przez soczewkę. Punkt skupienia, zwany też „talią promienia” charakteryzuje się bardzo silnym gradientem pola elektromagnetycznego. Pułapka działa, ponieważ małe obiekty zatrzymywane są w punkcie skupienia przez „opływające” je protony. Wywołują one siły, które zapobiegają ucieczce obiektów z pułapki. Konstrukcja szczypiec pozwala na manipulację w skali nanometrycznej, dlatego używa się ich w wielu precyzyjnych urządzeniach. W biotechnologii znalazły zastosowanie przy sortowaniu komórek oraz przy manipulacji DNA i białkami.
Nowa technologia niesie ze sobą liczne nadzieje. Posiadanie tego typu zewnętrznej kontroli nad komórkami przyczyni się do powstania nowych rodzajów terapii. Będzie można dostarczyć leki w specyficzne miejsca organizmu, łatwiej będzie można likwidować skrzepy – być może uda się pomóc pacjentom z zakrzepicą żył głębokich. Co ważniejsze laserowe szczypce mogą manipulować obiektami tak małymi jak organelle, oznacza to, że procedury medyczne na poziomie subkomórkowym mogą stać się realne.
Wideo dokumentujące eksperyment
Przeczytaj również:
Trójwymiarowy model naczyń krwionośnych w badaniu miażdżycy
Łukasz Kałużny
Źródła:
1. http://www.stanford.edu/group/blocklab/Optical%20Tweezers%20Introduction.htm
2. Min-Cheng Zhong, Xun-Bin Wei, Jin-Hua Zhou, Zi-Qiang Wang & Yin-Mei Li. Trapping red blood cells in living animals using optical tweezers. Nature Communications 4, Article number: 1768
KOMENTARZE