Этот метод, как сообщается в журнале Science and Technology of Advanced Materials, включает облучение тонкой пленки углеродных нанотрубок с помощью лазера ближнего инфракрасного диапазона (NIR). Нанотрубки действуют как эффективный поглотитель фотонов, а также как генератор стимулов для соседних клеток.
В исследованиях клеточной инженерии и биологии тканей ученые часто используют импульсные лазеры для стимуляции клеток и обеспечения трансфекции генов (введение генетического материала), регуляции генов или введения лекарств. Облучение биологических клеток импульсными лазерами вызывает прокалывание их мембран, что значительно ускоряет трансфекцию генов или адресную доставку лекарств.
Среди широкого диапазона энергий фотонов ближняя инфракрасная область менее вредна для биологических клеток, которые поглощают очень мало энергии в этих длинах волн.
Наиболее успешными лазерами в ближнем ИК-диапазоне являются фемтосекундные лазеры из-за их прекрасного пространственного разрешения без теплового или механического повреждения окружающих материалов. Однако фемтосекундные лазерные приборы дороги, громоздки и требуют сложной оптической системы, поэтому исследовательская группа выбрала более экономичный наносекундный лазер.
В своем исследовании Наотоши Накашима и его коллеги из Университета Кюсю приготовили блюдо, покрытое однослойными углеродными нанотрубками, которые сильно поглощают излучение в ближней ИК-области, в качестве антенны для наносекундного импульсного лазера.
Чашка также была засеяна живыми клетками.
В зависимости от энергии лазера исследователи обнаружили, что клеточные мембраны были либо обратимо, либо необратимо нарушены.
Когда лазерный импульс превышал 17.5 микроджоулей (мкДж), мембраны были разрушены, а клетки погибли. Однако при более низких энергиях около 15 мкДж на импульс мембраны открывались, и клетки оставались живыми.
Это предполагает, что недорогой лазерный источник может быть использован для подготовки отдельной клетки-мишени для селективной трансфекции генов, инъекции лекарств или регуляции экспрессии генов, заключают авторы.