Nuova era nella diagnosi: microlaser impiantabili
I laser possiedono diversi vantaggi sulla fluorescenza, tra cui emissione ad una lunghezza d’onda stretta e ampia intensità, adatte per molte applicazioni biomediche. I laser impiantati nel corpo possono avere diverse applicazioni, tra cui la misurazione dei parametri fisiologici quali glucosio e temperatura in tempo reale. Un passo importante verso laser impiantabili nel corpo umano consiste nel raggiungere la biocompatibilità, evitando reazioni da corpo estraneo oltre i livelli accettabili. Inoltre, in determinati casi è preferibile che i laser siano biodegradabili.
Utilizzare materiali biocompatibili per generare microlaser
Grazie al supporto del programma Marie Skłodowska-Curie, il progetto InjectableLasers ha sviluppato laser da materiali biocompatibili e biodegradabili adatti all’impianto in tessuti biologici. «L’idea consisteva nel produrre laser nell’ordine di decine di micrometri, abbastanza piccoli da essere iniettati nel flusso sanguigno, nei liquidi corporei e nei tessuti senza grandi ripercussioni sull’ospite. Dopo un certo periodo e a seconda del materiale utilizzato, i laser saranno completamente degradati e assorbiti dal corpo senza alcun effetto collaterale», spiega il borsista Matjaž Humar. Per costruire i microlaser, gli scienziati hanno utilizzato i polimeri trasparenti acido polilattico-co-glicolico (PLGA) e acido polilattico (PLA), regolarmente usati nelle cliniche per impianti medici, suture e somministrazione di farmaci. I laser sono stati prodotti a forma di microsfere di grandezza tra i 10 µm e i 25 µm contenenti un colorante fluorescente, con tutti i materiali approvati per l’utilizzo in essere umani o generalmente non tossici. I laser erano pompati da una sorgente luminosa esterna. In alternativa, per la prima volta i ricercatori hanno utilizzato bioluminescenze per pompare microcavità sferiche, per generare un’emissione simile al laser, senza utilizzare alcuna sorgente luminosa esterna.
Prestazioni dei microlaser e direzioni future
I ricercatori hanno testato le prestazioni di questi microlaser autonomi in diversi ambienti biologici con risultati promettenti. Durante InjectableLasers, le prestazioni dei laser in miniatura nel sangue si sono dimostrate tanto efficaci quanto in acqua, indicando che i componenti del sangue intero non interferiscono con l’emissione del laser. Inoltre, i microlaser si sono comportati con un’efficienza simile quando iniettati nella cornea o inseriti nella pelle animale. In generale, i partner del progetto hanno dimostrato che i laser in miniatura possono essere realizzati da materiali biocompatibili e biodegradabili e che sono adatti per operazioni in tessuti molli e nel sangue. Secondo Humar, «i nostri laser sono stati realizzati esclusivamente con biomateriali e materiali approvati per uso medico, diversamente dalla maggior parte dei laser biologici disponibili, i quali contengono anche materiali che non sono biodegradabili o biocompatibili». Nel complesso, il lavoro svolto durante il progetto InjectableLasers ha aperto nuove strade per l’uso medico di laser in miniatura biocompatibili per diagnostica e terapie basate sulla luce, cosi come nella ricerca. Il lavoro attuale continuerà sotto le sovvenzioni di avviamento CER «Cell-Lasers» conferite a Humar, che userà i laser biocompatibili per studiare i processi biofisici e biochimici che avvengono a livello della singola cellula.
Parole chiave
InjectableLasers, biocompatibile, biodegradabile, acido polilattico-co-glicolico (PLGA), acido polilattico (PLA), sangue, cute, cornea
