Fig. 1. Conception expérimentale. (a) Structure de bande provisoire de la solution biologique et de la dynamique du plasma pendant le processus de claquage optoélectrique. (b) Représentation schématique de la configuration de claquage opto-électrique pour la formation et la détection de bulles avec le rouge indiquant un trajet de faisceau de 1064 nm et le cyan indiquant un trajet de faisceau de sonde de 485 nm. Les abréviations indiquent le cube séparateur de faisceau polarisant (PBS), diviseur de faisceau (BS), compteur d'énergie à impulsions (E.M.), séparateur de faisceau dichroïque (DBS), Filtre passe-court 750 nm (SPF), et photodiode (PD). Les nombres 1 et 2 indiquent respectivement des plaques demi-onde et un objectif de microscope 20x0,420x0,4 NA. (c) Courbes d'analyse probit et intervalles de confiance à 95 % du seuil de rupture (
Vladislav Yakovlev, professeur au département de génie biomédical de la Texas A&M University, fait partie d'une équipe multiuniversitaire qui étudie comment les impulsions électriques et optiques peuvent bénéficier à l'absorption cellulaire des matériaux, y compris les vaccins.
L'équipe a étudié le claquage optique et électrique des matériaux. Ces effets, qui décrivent la modification matérielle en présence de champs optiques ou électriques extrêmes, sont étudiés depuis les années 1950. Cependant, l'application simultanée de champs optiques et électriques, en particulier aux systèmes biologiquement pertinents, n'a pas été exploré auparavant.
Yakovlev a déclaré en étudiant l'action synergique des impulsions électriques et optiques, les chercheurs ont pu favoriser une panne très localisée tout en réduisant le seuil d'une telle panne.
L'effet synergique nouvellement découvert est particulièrement important s'il est nécessaire de perturber sélectivement la membrane cellulaire d'une manière très localisée.
Typiquement, électroporation, une technique qui applique un champ électrique aux cellules pour augmenter la perméabilité de la membrane cellulaire, est utilisé. Alternativement, une opporation, qui utilise des impulsions laser ultracourtes pour former un petit trou dans la membrane cellulaire, peut être employé. Une puissante combinaison d'électroporation et d'optoporation peut offrir les avantages des deux approches, menant à de nouvelles façons d'administrer les médicaments et les vaccins aux cellules et aux tissus.
« L'un des impacts d'importance primordiale de cet effet, qui peut être d'un grand intérêt pour un grand public, est une meilleure précision de la livraison du vaccin pour COVID-19, ", a déclaré l'équipe dans une déclaration d'impact.
L'équipe a récemment publié un article dans la revue Recherche en photonique . La recherche est financée par l'Air Force Office of Scientific Research, avec Sofi Bin-Salamon comme chef de projet.
Bien que cette technologie soit un nouvel ajout à un laboratoire, l'équipe de recherche a noté que la création de l'effet ne nécessite pas d'équipement sophistiqué, lui permettant d'être utilisé dans un large éventail d'installations.
"Nous pensons qu'une combinaison unique d'une nouvelle science fondamentale et d'un large éventail d'applications à fort impact, allant des interactions lumière-matière extrêmes à la nanotechnologie et à la biotechnologie, serait d'un grand intérêt pour un large public, " a déclaré Yakovlev.
