科技日報記者 劉霞

美國斯坦福大學(xué)科學(xué)家開發(fā)出一種全新的非侵入性技術(shù)——借助遍布血液的納米材料，將超聲波精準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為光點，從而把光“送達(dá)”身體任意指定部位。這一成果為更簡便、創(chuàng)傷更小的光學(xué)靶向療法提供了可行方案。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《自然·材料》雜志。

光在生物學(xué)與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。它能刺激細(xì)胞生長、調(diào)控神經(jīng)信號，甚至治療某些癌癥。然而，光并不擅長穿透組織，絕大多數(shù)將光導(dǎo)入體內(nèi)深處的方法都頗具侵入性，往往需要切開組織或植入光纖。

團(tuán)隊表示，超聲波運用便捷，相比光來說，能滲透到身體更深遠(yuǎn)的角落。借助新方法，科學(xué)家無需物理植入物，便可在腦部、腸道、脊髓、肌肉等幾乎任何部位“點燃”微光。

團(tuán)隊選用的發(fā)光材料為尺寸較大的陶瓷顆粒，這類物質(zhì)在受到超聲波引發(fā)的機械應(yīng)力時會迸發(fā)光亮。他們將這些陶瓷顆粒研磨成納米顆粒，并包裹一層生物相容性涂層，使其均勻懸浮于液體中。隨后，他們將該溶液注入小鼠體內(nèi)，血管網(wǎng)絡(luò)便將納米材料輸送至全身各處。測試結(jié)果表明，團(tuán)隊能讓超聲波焦點如畫筆般游走掃描，在多個位置同時產(chǎn)生光亮。

為證實體內(nèi)更深處的發(fā)光效應(yīng)確實有效，團(tuán)隊為小鼠量身打造了一頂微型超聲波發(fā)生帽，借此在小鼠大腦不同區(qū)域產(chǎn)生光。這些光分別激活了不同的神經(jīng)元，小鼠隨之依照受激腦區(qū)的“指令”，向左或向右轉(zhuǎn)動。這一演示有力地證明，超聲波引發(fā)的光可有效操控腦內(nèi)細(xì)胞活動。

團(tuán)隊還將這種造光方法與基因編輯系統(tǒng)聯(lián)合。基因編輯的一大挑戰(zhàn)在于可能引發(fā)脫靶效應(yīng)，但若將發(fā)光納米粒子與光控基因編輯系統(tǒng)配對，便有望通過超聲波，在體內(nèi)局部區(qū)域自如地開啟或關(guān)閉基因編輯功能。

盡管這些材料在小鼠體內(nèi)似乎并未顯現(xiàn)不良反應(yīng)，但它們不會迅速降解，且可能在肝臟等器官中積聚。團(tuán)隊希望用一種能在體內(nèi)安全分解的生物材料替代陶瓷納米粒子，為臨床應(yīng)用掃清障礙。