Blockerade blodkärl i hjärnan hos strokepatienter förhindrar syrerikt blod från att komma till cellerna, orsakar allvarlig skada. Växter och vissa mikrober producerar syre genom fotosyntes. Tänk om det fanns ett sätt att få fotosyntes att hända i patienters hjärnor? Nu, forskare som rapporterar i ACS' Nanobokstäver har gjort just det i celler och i möss, med hjälp av blågröna alger och speciella nanopartiklar, i en proof-of-concept-demonstration.

Stroke leder till att 5 miljoner människor dör varje år över hela världen, enligt Världshälsoorganisationen. Miljontals fler överlever, men de upplever ofta funktionshinder, som svårigheter med tal, sväljning eller minne. Den vanligaste orsaken är blockering av blodkärlen i hjärnan, och det bästa sättet att förhindra permanent hjärnskada från denna typ av stroke är att lösa upp eller kirurgiskt avlägsna blockeringen så snart som möjligt. Dock, dessa alternativ fungerar bara inom ett snävt tidsfönster efter att stroken inträffat och kan vara riskabla. Blågröna alger, Till exempel Synechococcus elongatus , har tidigare studerats för att behandla bristen på syre i hjärtvävnad och tumörer med hjälp av fotosyntes. Men det synliga ljuset som behövs för att utlösa mikroberna kan inte penetrera skallen, och även om nära-infrarött ljus kan passera, det är otillräckligt för att direkt driva fotosyntesen. "Up-conversion" nanopartiklar, används ofta för bildbehandling, kan absorbera nära-infraröda fotoner och avge synligt ljus. Så, Lin Wang, Zheng Wang, Guobin Wang och kollegor vid Huazhong University of Science and Technology ville se om de kunde utveckla ett nytt tillvägagångssätt som en dag skulle kunna användas för strokepatienter genom att kombinera dessa delar— S. elongatus , nanopartiklar och nära-infrarött ljus — i ett nytt "nano-fotosyntetiskt" system.

Forskarna parade S. elongatus med neodym uppkonverterande nanopartiklar som omvandlar vävnadspenetrerande nära-infrarött ljus till en synlig våglängd som mikroberna kan använda för att fotosyntetisera. I en cellstudie, de fann att nano-fotosyntesmetoden minskade antalet neuroner som dog efter syre- och glukosbrist. De injicerade sedan mikroberna och nanopartiklarna i möss med blockerade cerebrala artärer och exponerade mössen för nära-infrarött ljus. Terapin minskade antalet döende neuroner, förbättrade djurens motoriska funktion och till och med hjälpte nya blodkärl att börja växa. Även om denna behandling fortfarande är i djurförsöksstadiet, det har lovat att en dag gå vidare mot kliniska prövningar på människor, säger forskarna.