211service.com
Zapping jednotlivých rakovinných buněk
Inženýři z Texaské univerzity v Austinu patentovali laserový mikroskalpel, který umožňuje chirurgovi operovat tkáň jednu buňku po druhé, přesně zacílit nemoc a přitom ponechat zdravé okolní buňky naživu.
Laserový zabiják: Adela Ben-Yakar (nahoře), vynálezce nové laserové mikrosondy s vysokým rozlišením, pracuje ve své laboratoři na Texaské univerzitě v Austinu. Snímek pořízený mikrosondou ukazuje buňku rakoviny prsu uloženou v kolagenu, před (uprostřed) a po (dole) je zničena sondou.
Zařízení kombinuje dvě technologie – femtosekundový laser a dvoufotonovou fluorescenční mikroskopii – do jediné miniaturizované, flexibilní sondy. Sonda může zacílit jednotlivé buňky v trojrozměrném prostoru a proniknout až 250 mikrometrů do tkáně.
Sonda by mohla být významným pokrokem pro endoskopickou chirurgii, která vyžaduje vysokou přesnost, jako je ničení rakovinných buněk rozptýlených v mozkové tkáni nebo operace na jemné tkáni, jako jsou hlasivky, aniž by je poškodily, říká Adéla Ben-Yakar , odborný asistent strojního inženýrství na Texaské univerzitě v Austinu. Ben-Yakar vyvinul mikrosondu spolu s docentem Stanfordské univerzity Olavem Solgaardem a Chrisem Hoyem, postgraduálním studentem v Ben-Yakarově laboratoři. Výzkum byl publikován ve vydání z 23. června Optika Express .
Malé flexibilní laserové nástroje se často používají v endoskopické chirurgii k odpařování nežádoucí tkáně. Přestože však nabízejí větší přesnost než konvenční skalpely, stávající laserové nástroje mají tendenci generovat velké množství tepla, což způsobuje poškození v oblastech obklopujících cílovou tkáň. Současná technologie skutečně ničí všechno kolem a způsobuje rozsáhlé škody, říká Ben-Yakar.
Naproti tomu femtosekundové lasery využívají méně energie než konvenční laserově-chirurgické nástroje, a tak generují méně tepla v okolní tkáni. Protože jsou schopny zničit cílené buňky, aniž by způsobily poškození mimo cílovou oblast, začínají se používat pro operace, které vyžadují velkou přesnost: od roku 2003 používají oftalmologové nástroje femtosekundového laserového mikroskopu k provádění operace očí . Ale stolní lasery, které se v současnosti používají v lékařství, jsou objemné, takže jejich použití je omezeno na povrchové oblasti těla, jako je kůže nebo oko.
Podobně dvoufotonová fluorescenční mikroskopie také našla uplatnění v medicíně a biomedicínském zobrazování jako způsob, jak získat trojrozměrné obrazy malých struktur. Doposud to ale nikdo nezkombinoval s femtosekundovým laserem v zařízení dostatečně malém a flexibilním pro endoskopické operace.
Ben-Yakar a její kolegové byli schopni tyto dva zkombinovat v ruční sondě pomocí flexibilních dutých optických vláken k přenosu laserového světla, což potenciálně umožňuje chirurgům přinést výhody femtosekundové laserové operace do struktur hluboko uvnitř těla. Můžete provést operaci na jednotlivých buňkách, aniž byste poškodili okolní zdravé buňky, říká. Hojení bude mnohem rychlejší a odstranění tkáně bude přesnější.
Protože se stejná sonda používá jak k zobrazení buněk, tak k jejich zničení, je možné současně identifikovat a léčit nemocnou tkáň. Mikrosonda je řízena zobrazovacím softwarem, což chirurgům umožňuje buď zacílit na jednotlivé buňky, nebo použít algoritmy, které dokážou detekovat nemocné buňky za běhu a automaticky je zničit. V současné době je laserová mikrosonda stále experimentálním nástrojem. Jeho vynálezci jej použili k chirurgickému zákroku na rakovinných buňkách pěstovaných v bioinženýrské tkáni v laboratoři, ale zařízení zatím nebylo použito na zvířatech ani na lidech.
Problém, který zbývá vyřešit, než bude možné zařízení použít u pacientů, je zmenšení šířky sondy z 15 na 5 milimetrů – velikost standardních nástrojů používaných v endoskopické chirurgii – tak, aby byla kompatibilní se stávající chirurgickou technologií. Pokud chcete být kompatibilní se stávajícími systémy, musíte zmenšit velikost, říká Ben-Yakar. Ale když to zmenšíte, sonda, optika bude obtížnější. Bude těžké udržet současné rozlišení. To je další krok.
Rox Anderson , profesor dermatologie a ředitel Wellmanovo centrum pro fotomedicínu v Massachusetts General Hospital , nazývá vývoj mikrosondy důležitým krokem … směrem k široké možnosti integrace diagnostických a terapeutických možností v biomedicíně.