211service.com
Zappa individuella cancerceller
Ingenjörer vid University of Texas i Austin har patenterat en lasermikroskalpell som gör det möjligt för en kirurg att operera på vävnad en cell i taget, precis som målinriktad sjukdom samtidigt som de friska omgivande cellerna lämnas vid liv.
Laser mördare: Adela Ben-Yakar (överst), uppfinnare av en ny högupplöst lasermikrosond, på jobbet i sitt laboratorium vid University of Texas i Austin. En bild tagen med mikrosonden visar en bröstcancercell inbäddad i kollagen, före (mitten) och efter (nederst) den förstörs av sonden.
Enheten kombinerar två teknologier – en femtosekundlaser och tvåfotonfluorescensmikroskopi – till en enda miniatyriserad, flexibel sond. Sonden kan rikta in sig på enstaka celler i tredimensionellt utrymme och penetrera upp till 250 mikrometer in i vävnaden.
Sonden kan vara ett betydande framsteg för endoskopisk kirurgi som kräver hög precision, som att förstöra cancerceller utspridda i hjärnvävnaden eller operera på känslig vävnad som stämband utan att skada dem, säger Adela Ben-Yakar , en biträdande professor i maskinteknik vid University of Texas i Austin. Ben-Yakar utvecklade mikrosonden tillsammans med Stanford University docent Olav Solgaard och med Chris Hoy, en doktorand i Ben-Yakars labb. Forskningen publicerades i numret den 23 juni av Optik Express .
Små, flexibla laserverktyg används ofta vid endoskopisk kirurgi för att förånga oönskad vävnad. Men även om de erbjuder större precision än konventionella skalpeller, tenderar de befintliga laserverktygen att generera mycket värme, vilket orsakar skador i områdena som omger den riktade vävnaden. Nuvarande teknik spränger verkligen allt runt omkring och orsakar omfattande skador, säger Ben-Yakar.
Däremot använder femtosekundlasrar mindre energi än konventionella laserkirurgiska verktyg och genererar därmed mindre värme i omgivande vävnad. Eftersom de kan förstöra målceller utan att orsaka skada utanför målområdet, börjar de användas för operation som kräver stor precision: sedan 2003 har ögonläkare använt femtosekund lasermikroskopverktyg för att utföra ögonoperation . Men de bordslasrar som för närvarande används medicinskt är skrymmande, så deras användning är begränsad till ytområden på kroppen, såsom huden eller ögat.
Likaså har tvåfotonfluorescensmikroskopi också funnit tillämpningar inom medicin och biomedicinsk avbildning som ett sätt att få tredimensionella bilder av små strukturer. Men hittills har ingen kombinerat det med en femtosekundlaser i en apparat liten och flexibel nog för endoskopisk kirurgi.
Ben-Yakar och hennes kollegor kunde kombinera de två i en handhållen sond genom att använda flexibla ihåliga optiska fibrer för att överföra laserljuset, vilket potentiellt tillåter kirurger att föra fördelarna med femtosekundlaserkirurgi till strukturer djupt inne i kroppen. Man kan operera enstaka celler utan att skada de omgivande friska cellerna, säger hon. Läkningen kommer att gå mycket snabbare, och borttagningen av vävnad blir mer exakt.
Eftersom samma sond används för att både avbilda celler och förstöra dem, är det möjligt att samtidigt identifiera och behandla sjuk vävnad. Mikrosonden styrs av bildbehandlingsprogram, vilket gör det möjligt för kirurger att antingen rikta in sig på enskilda celler eller använda algoritmer som kan upptäcka sjuka celler i farten och förstöra dem automatiskt. För närvarande är lasermikrosonden fortfarande ett experimentellt verktyg. Dess uppfinnare har använt den för att utföra operationer på cancerceller som odlats i biokonstruerad vävnad i laboratoriet, men enheten har ännu inte använts på djur eller människor.
Ett problem som återstår att lösa innan enheten kan användas på patienter är att krympa sondens bredd från 15 till 5 millimeter – storleken på standardverktygen som används vid endoskopisk kirurgi – så att den blir kompatibel med befintlig kirurgisk teknologi. Om man vill vara kompatibel med de befintliga systemen måste man minska storleken, säger Ben-Yakar. Men när du gör den mindre, kommer sonden, optiken att bli svårare. Det kommer att bli svårt att behålla den nuvarande resolutionen. Det är nästa steg.
Rox Andersson , professor i dermatologi och chef för Wellman Center for Photomedicine vid Massachusetts General Hospital , kallar utvecklingen av mikrosonden ett viktigt steg ... mot den breda möjligheten att integrera diagnostiska och terapeutiska alternativ inom biomedicin.