Kuituoptiikka auttaa hoidossa ja diagnosoinnissa

Valopulsseja on käytetty lääketieteessä jo pitkään. Tätä hoitomenetelmää kutsutaan optogenetiikaksi, mutta nykyään tällaista terapiaa ei käytetä usein. Aivosoluihin valopulsseilla vaikuttamisen menetelmällä on suuri potentiaali, ja tutkijat työskentelevät aktiivisesti tällä saralla ja tutkivat sen käyttömahdollisuuksia paitsi hoidossa myös diagnostiikassa. Harvardin ja Massachusettsin yliopiston tiedemiesryhmä ehdotti erityisesti kehitetyn optisen kuidun käyttöä hoitoon ja diagnostiikkaan suoraan ihmiskehossa.

Amerikkalaiset tutkijat ovat kehittäneet erityisen kuidun, joka joustaa hyvin ja on biologisesti yhteensopiva ihmiskehon elävien solujen kanssa. Uusi materiaali koostuu hydrogeelistä, ja asiantuntijat olettavat, että tulevaisuudessa tällaisia kuituja käytetään taudin alkuvaiheiden hoitoon, ne istutetaan ihmisen aivoihin tai kehoon, ja ne pystyvät myös "korostamaan" taudin ensimmäisiä merkkejä.

Ainutlaatuisen kuidun kehittäjät itse totesivat, että sillä on venymiskyky, jonka ansiosta sitä voidaan käyttää implanttina ilman repeämisriskiä. Heliumikuitujen rakenne soveltuu varsin hyvin optogenetiikkaan (tiettyjen aivosolujen stimulointi valoimpulssien avulla).

Tutkijoiden mukaan heliumikuidut voivat vahingoittaa viereisiä kudoksia, erityisesti aivoissa. Professori Huanghe Zhao selitti, että aivoja voidaan verrata hyytelöän, kun taas niihin istutetut kuidut ovat laseja – hauraita mutta vaarallisia elementtejä, jotka voivat vahingoittaa herkkiä kudoksia. Jos kuitujen joustavuus ja pehmeys vastaisivat aivokudosta, stimulaatio olisi tehokkaampaa ja pitkäkestoisempaa.

Tutkijat julkaisivat tutkimustulokset tieteellisessä lehdessä. Pohjana oli Seok-Hyun (Andy) Yunin työ, jonka tiimi kehitti tehokkaasti valoa läpäisevän hydrogeelioptisen kuidun.

Mutta tämän kuidun rakenne ei ollut vahva, ja kaikki yritykset venyttää sitä johtivat katkeamisiin. Zhaon tiimi ehdotti hydrogeelistä valmistettua optista kuitua, jolla on hyvä venyvyys, ja molemmat tiimit päättivät työskennellä yhdessä tähän suuntaan. Yunin tiimi ehdotti kuidun luomista ytimen muodossa, joka on sijoitettu kuoreen maksimaalisen valovirran aikaansaamiseksi; ytimen ja kuoren tulisi olla valmistettu materiaaleista, joilla on erilaiset taitekertoimet. Useiden kokeiden jälkeen havaittiin, että Zhaon hydrogeeli oli ihanteellinen ytimelle; kuoreen lisättiin useita erityisiä lisäaineita sen muodon säilyttämiseksi ja repeämisen estämiseksi venytyksen jälkeen.

Tutkijat sanoivat, että ainutlaatuista hydrogeelistä valmistettua optista kuitua käytetään tulevaisuudessa antureina, jotka reagoivat ensimmäisiin sairauden merkkeihin. Lisäksi tällaiset heliumikuidut soveltuvat pitkäaikaiseen diagnostiikkaan ja auttavat seuraamaan kasvainten tai tulehdusprosessien kehittymistä kehossa.

On vaikea sanoa, milloin uusi kuitu tulee lääkemarkkinoille, koska tutkijoilla on vielä suoritettavana useita kliinisiä tutkimuksia, jotka voivat kestää useita vuosia.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]