Japanska forskare har utvecklat en ny, riktad metod för perforering av cellmembran för att leverera läkemedel till, eller manipulera generna av, enskilda celler. Uppsatsen publiceras i tidskriften Vetenskap och teknik för avancerade material .

Metoden innefattar nära-infraröd (NIR) laserbestrålning av en tunn film av kolnanorör, som fungerar som en effektiv fotonabsorbator såväl som en stimulusgenerator.

Inom cellteknik och vävnadsbiologisk forskning, användningen av pulsade lasrar för att stimulera celler har dykt upp som en kraftfull teknik för att möjliggöra selektiv gentransfektion, läkemedelsinjektion eller reglering av genuttryck. Bestrålningen av biologiska celler med pulserande lasrar får deras membran att perforera, vilket signifikant accelererar gentransfektion eller riktad leverans av läkemedel.

Bland det breda utbudet av fotonenergier, det nära-infraröda området är mindre skadligt för biologiska celler, som absorberar väldigt lite energi i dessa våglängder. De mest framgångsrika NIR-lasrarna är femtosekundlasrar på grund av deras fina rumsliga upplösning utan termisk eller mekanisk skada på omgivande material. Men femtosekundlaserinstrument är dyra och kräver ett mycket sofistikerat optiskt arrangemang och mycket utrymme, så forskargruppen valde en mer ekonomisk nanosekundlaser.

I studien, Naotoshi Nakashima och kollegor vid Kyushu University använde en skål belagd med enkelväggiga kolnanorör (SWCNTs), som starkt absorberar strålning i NIR-området, som en antenn för en nanosekundspulslaser. Teamet fann att cellmembranen var antingen reversibelt eller irreversibelt störda efter en NIR-puls, beroende på laserns energi. När en puls översteg 17,5 mikroJoules, membranet bröts irreversibelt och cellen dog. Däremot vid cirka 15 mikroJoule per puls, membranet öppnades och cellen förblev vid liv.

Detta tyder på att en billig laserkälla kan användas för att förbereda ett enda cellmål för selektiv gentransfektion, läkemedelsinjektion eller reglering av genuttryck, avslutar författarna.