Forskare från RIKEN Center for Advanced Photonics och medarbetare har upptäckt att terahertz -strålning, motsäger konventionell tro, kan störa proteiner i levande celler utan att döda dem.

Detta fynd innebär att terahertz -strålning, som länge ansågs opraktiskt att använda, kan ha tillämpningar för att manipulera cellfunktioner för behandling av cancer, till exempel, men också att det kan finnas säkerhetsfrågor att tänka på. Terahertz -strålning är en del av det elektromagnetiska spektrumet mellan mikrovågor och infrarött ljus, som ofta kallas "terahertz -gapet" på grund av den nuvarande bristen på teknik för att effektivt manipulera det. Eftersom terahertz-strålning stoppas av vätskor och är icke-joniserande-vilket betyder att det inte skadar DNA på det sätt som röntgenstrålar gör-pågår arbete med att använda det i områden som flygplatsbagageinspektioner. Det har allmänt ansetts vara säkert att använda i vävnader. Dock, några nya studier har funnit att det kan ha någon direkt effekt på DNA, även om den har liten förmåga att faktiskt tränga in i vävnader, vilket innebär att denna effekt endast skulle vara på hudceller på ytan.

En fråga som har förblivit outforskad, dock, är om terahertz -strålning kan påverka biologiska vävnader även efter att den har stoppats, genom förökning av energivågor in i vävnaden. Forskargruppen från RAP upptäckte nyligen att energin från ljuset kunde komma in i vattnet som en chockvåg. Med tanke på detta, gruppen bestämde sig för att undersöka om terahertzljus också kan ha en sådan effekt på vävnad.

De valde att undersöka med hjälp av ett protein som kallas aktin, vilket är ett nyckelelement som ger levande celler struktur. Det kan existera i två konformationer som kallas (G) -aktin och (F) -aktin, som har olika strukturer och funktioner. (F) -aktinet är en lång glödtråd bestående av polymerkedjor av proteiner. Med hjälp av fluorescensmikroskopi, de tittade på effekten av terahertz -strålning på tillväxten av kedjor i en vattenlösning av aktin, och fann att det ledde till en minskning av trådarna. Med andra ord, terahertz-ljuset hindrade på något sätt (G) -aktinet från att bilda kedjor och bli (F) -aktin. De övervägde möjligheten att det var orsakat av en temperaturökning, men fann att den lilla ökningen, cirka 1,4 grader Celsius, var inte tillräckligt för att förklara förändringen. Forskarna drog slutsatsen att det troligen orsakades av en chockvåg. För att ytterligare testa hypotesen, de utförde experiment i levande celler, och fann att i cellerna, som i lösningen, bildningen av aktinfilament stördes. Dock, det fanns inga tecken på att strålningen fick celler att dö.

Shota Yamazaki, den första författaren till studien publicerad i Vetenskapliga rapporter , säger, "Det var ganska intressant för oss att se att terahertz -strålning kan påverka proteiner inuti cellerna utan att döda dem själva. Vi kommer att vara intresserade av att leta efter potentiella tillämpningar vid cancer och andra sjukdomar."

Chiko Otani, forskargruppernas ledare, säger, "Terahertz -strålning kommer i en mängd olika applikationer idag, och det är viktigt att få en fullständig förståelse för dess effekt på biologiska vävnader, både för att bedöma eventuella risker och för att leta efter potentiella applikationer. "