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Una tecnica che sfrutta ultrasuoni e nanomateriali per generare emissioni luminose all'interno del corpo potrebbe un giorno essere utilizzata come base per terapie mediche non invasive, che sfruttino la luce per ridurre le infiammazioni, stimolare la crescita cellulare, attivare neuroni o uccidere patogeni. Un gruppo di scienziati dell'Università di Stanford ha usato gli ultrasuoni per eccitare nanostrutture iniettate nella circolazione sanguigna di topi e far emettere in risposta punti di luce.
Grazie alla tecnica, descritta su Nature Materials, non solo è stato possibile produrre emissioni luminose non invasive nel cervello, nella colonna vertebrale, nell'intestino e nei muscoli degli animali; gli scienziati sono anche riusciti a stimolare diversi gruppi di neuroni nel cervello degli animali e modificare alcuni loro comportamenti.
Nanoparticelle in circolo
Gli ultrasuoni penetrano più in profondità nel corpo umano rispetto alla luce. Gli autori dello studio li hanno quindi usati per colpire in modo focalizzato nanomateriali ceramici, nanostrutture normalmente utilizzate nel settore industriale rivestite con un involucro biocompatibile e iniettate nei vasi sanguigni di alcuni topi. Questo tipo di materiale è stato scelto perché emette luce in risposta a sollecitazioni meccaniche, come quelle imprimibili dagli ultrasuoni.
L'obiettivo era far arrivare le nanoparticelle ovunque nei tessuti attraverso il sistema vascolare, e sfruttare questo stesso sistema per diffondere la luce nel corpo dei topi. Le nanoparticelle sono rimaste scure finché non sono state colpite dalle onde ultrasoniche. A quel punto, però, in risposta all'"urto" degli ultrasuoni, le particelle hanno generato tanti punti luminosi nei tessuti in cui si trovavano, e permesso di effettuare una scansione "in movimento" del corpo dei topi mano a mano che il punto focale degli ultrasuoni si spostava.
Tanti possibili utilizzi
Con gli ultrasuoni è stato anche possibile manipolare l'attività cellulare all'interno del cervello dei topi. Applicando sulla testa dei topi una piccola cuffia che emetteva ultrasuoni, gli scienziati hanno generato luce in diverse aree cerebrali dei roditori, arrivando a stimolare diversi gruppi di neuroni e modificando il comportamento dei topi: a seconda dei neuroni stimolati, il topo girava a sinistra o a destra.
Questo è solo uno dei possibili utilizzi della tecnica, che si presta a diversi sviluppi a seconda della lunghezza d'onda utilizzata. Per eccitare i neuroni è stata sfruttata una luce blu con una lunghezza d'onda di 490 nanometri, dello stesso intervallo di quelle usate nelle terapie fotodinamiche anticancro (utili, per esempio, contro alcuni tumori cutanei). Ma cambiando il tipo di luce usata o il nanomateriale da prendere come bersaglio si potrebbero ottenere risultati diversi.
Gli autori dello studio stanno per esempio testando un materiale che emette luce ultravioletta per neutralizzare batteri e virus. La luce potrebbe anche essere usata per attivare o disattivare "a comando" strumenti di editing genetico nei tempi o nelle aree desiderate, minimizzando il rischio di mutazioni off-target, indesiderate.
Nanoparticelle: come smaltirle?
Prima di pensare di testare questo genere di strumento nel corpo umano bisognerà però capire se i nanomateriali usati siano davvero compatibili con il nostro organismo: anche se nei topi non hanno, apparentemente, provocato eventi avversi, gli scienziati hanno visto che potrebbero accumularsi in organi come il fegato. L'ideale sarebbe sviluppare nanoparticelle che, una volta portato a termine il loro lavoro, si degradino.
