Une équipe de chercheurs de l'École de physique de l'Université de St Andrews a développé de minuscules lasers qui pourraient révolutionner notre compréhension et notre traitement de nombreuses maladies, y compris le cancer.

La recherche, Publié dans Communication Nature , impliqué le développement de lasers minuscules, d'un diamètre inférieur au millième de millimètre, et les insérer dans des cellules vivantes, par exemple. cellules immunitaires ou neurones. Une fois à l'intérieur de la cellule, les lasers fonctionnent comme une balise et peuvent signaler l'emplacement des cellules, ou potentiellement même envoyer des informations sur les conditions locales au sein d'une cellule.

Actuellement, les biologistes utilisent généralement des colorants fluorescents ou des protéines fluorescentes pour suivre l'emplacement des cellules. Les remplacer par de minuscules lasers donne aux scientifiques la possibilité de suivre un nombre beaucoup plus important de cellules sans perdre de vue quelle cellule est laquelle. En effet, la lumière générée par chaque laser ne contient qu'une seule longueur d'onde. Par contre, les colorants génèrent une lumière de plusieurs longueurs d'onde en parallèle, ce qui signifie qu'on ne peut pas distinguer avec précision la lumière de plus de quatre ou cinq colorants différents - la couleur des colorants devient tout simplement trop semblable. Au lieu, les chercheurs ont maintenant montré qu'il est possible de produire des milliers de lasers qui génèrent chacun une lumière d'une longueur d'onde légèrement différente et de les distinguer avec une grande certitude.

Les nouveaux lasers, sous forme de petits disques, sont beaucoup plus petits que le noyau de la plupart des cellules. Ils sont constitués d'un matériau semi-conducteur à puits quantique pour fournir l'émission laser la plus brillante possible et pour garantir que la couleur de la lumière laser est compatible avec les exigences des cellules.

Alors que les lasers ont été placés à l'intérieur des cellules auparavant, les démonstrations antérieures ont occupé un volume mille fois plus grand à l'intérieur des cellules et ont nécessité plus d'énergie pour fonctionner, qui a limité leur application, en particulier pour des tâches telles que le suivi des cellules immunitaires sur leur chemin vers les côtés locaux de l'inflammation ou la surveillance de la propagation des cellules cancéreuses à travers les tissus.

Professeur académique principal Malte Gather, de l'École de physique et d'astronomie, a déclaré : « Bien qu'il soit passionnant de penser aux cellules immunitaires cyborg qui combattent les bactéries avec un« canon laser embarqué », la vraie valeur des dernières recherches est plus susceptible de permettre de nouvelles façons d'observer les cellules et ainsi de mieux comprendre les mécanismes de la maladie. »

Dr Andrea Di Falco, de l'École de physique et d'astronomie, qui a co-supervisé le projet, a ajouté :« Notre travail est rendu possible par des nanotechnologies sophistiquées. Une nouvelle installation de nanofabrication ici à St Andrews nous permet de produire des lasers qui sont parmi les plus petits connus à ce jour. Ces capteurs internalisés, semblable à des puces RFID, permettre de suivre les alvéoles au fur et à mesure qu'elles se nourrissent, interagir avec leurs voisins et traverser des obstacles étroits, sans conditionner leur comportement.

Doctorant Alasdair Fikouras et membre de la Royal Society Dr Marcel Schubert, qui ont testé conjointement les nouveaux lasers sont très enthousiasmés par les perspectives de la nouvelle plate-forme laser :« Les nouveaux lasers peuvent nous aider à étudier tant de questions urgentes de manières complètement différentes qu'auparavant. Nous pouvons maintenant suivre les cellules cancéreuses individuelles pour comprendre quand et comment elles C'est la biologie au niveau de la cellule unique qui la rend si puissante."