Fig. 1. Experimentell design. (a) Tentativ bandstruktur för biologisk lösning och plasmadynamik under den optoelektriska nedbrytningsprocessen. (b) Schematisk representation av opto-elektrisk nedbrytningsinställning för bubbelbildning och detektering med rött som indikerar 1064 nm strålbana och cyan som indikerar 485 nm sondstråleväg. Förkortningar indikerar polariserande stråldelare (PBS), stråldelare (BS), pulsenergimätare (E.M.), dikroisk stråldelare (DBS), 750 nm kortpassfilter (SPF), och fotodiod (PD). Nummer 1 och 2 indikerar halvvågsplattor respektive 20×0,420×0,4 NA mikroskopobjektiv. (c) Probitanalyskurvor och 95 % konfidensintervall för nedbrytningströskel (
Vladislav Yakovlev, professor vid institutionen för biomedicinsk teknik vid Texas A&M University, är en del av ett multiuniversitetsteam som forskar om hur elektriska och optiska pulser kan gynna cellabsorption av material, inklusive vacciner.
Teamet undersökte den optiska och elektriska nedbrytningen av material. Dessa effekter, som beskriver materialmodifiering i närvaro av extrema optiska eller elektriska fält, har studerats sedan 1950-talet. Dock, samtidig applicering av optiska och elektriska fält, speciellt för biologiskt relevanta system, har inte utforskats tidigare.
Yakovlev sa genom att undersöka den synergistiska verkan av elektriska och optiska pulser, forskarna kunde främja mycket lokaliserad nedbrytning samtidigt som de minskade tröskeln för sådan nedbrytning.
Den nyupptäckta synergistiska effekten är särskilt viktig om det finns ett behov av att selektivt störa cellmembranet på ett mycket lokalt sätt.
Vanligtvis, elektroporering, en teknik som applicerar ett elektriskt fält på celler för att öka permeabiliteten hos cellmembranet, är använd. Alternativt ett alternativ, som använder ultrakorte laserpulser för att bilda ett litet hål i cellmembranet, kan anställas. En kraftfull kombination av elektroporering och optoporering kan ge fördelarna med båda metoderna, leder till nya sätt att läkemedel och vaccin kan levereras till celler och vävnader.
"En av effekterna av den största betydelsen av denna effekt, som kan vara av stort intresse för en allmän publik, är förbättrad noggrannhet vid vaccinleverans för COVID-19, ", sa teamet i ett impact statement.
Teamet publicerade nyligen en artikel i tidskriften Fotonik forskning . Forskningen finansieras av Air Force Office of Scientific Research, med Sofi Bin-Salamon som projektledare.
Även om denna teknik skulle vara ett nytt tillskott till ett laboratorium, forskargruppen noterade att skapande av effekten inte kräver sofistikerad utrustning, så att den kan användas i en mängd olika anläggningar.
"Vi tror att en unik kombination av en ny grundläggande vetenskap och ett brett utbud av effektfulla tillämpningar, allt från extrema ljus-materia-interaktioner till nano- och bioteknik, skulle vara av stort intresse för en bred publik, "Sa Yakovlev.
