211service.com
Zapping af individuelle kræftceller
Ingeniører ved University of Texas i Austin har patenteret en lasermikroskalpel, der gør det muligt for en kirurg at operere på væv én celle ad gangen, præcist målrettet mod sygdom, mens de efterlader sunde omgivende celler i live.
Laser dræber: Adela Ben-Yakar (øverst), opfinder af en ny højopløsnings lasermikroprobe, på arbejde i sit laboratorium ved University of Texas i Austin. Et billede taget med mikroproben viser en brystkræftcelle indlejret i kollagen, før (midten) og efter (nederst) den ødelægges af sonden.
Enheden kombinerer to teknologier – en femtosekund laser og to-foton fluorescensmikroskopi – i en enkelt miniaturiseret, fleksibel probe. Proben kan målrette mod enkelte celler i tredimensionelt rum og trænge op til 250 mikrometer ind i væv.
Sonden kunne være et væsentligt fremskridt for endoskopisk kirurgi, der kræver høj præcision, såsom at ødelægge kræftceller spredt i hjernevæv eller operere på sart væv som stemmebånd uden at beskadige dem, siger Adela Ben-Yakar , en assisterende professor i maskinteknik ved University of Texas i Austin. Ben-Yakar udviklede mikrosonden sammen med Stanford University lektor Olav Solgaard og med Chris Hoy, en kandidatstuderende i Ben-Yakars laboratorium. Forskningen blev offentliggjort i 23. juni-udgaven af Optik Express .
Små, fleksible laserværktøjer bruges ofte i endoskopisk kirurgi til at fordampe uønsket væv. Men selvom de tilbyder større præcision end konventionelle skalpeller, har de eksisterende laserværktøjer en tendens til at generere meget varme, hvilket forårsager skade i områderne omkring det målrettede væv. Nuværende teknologi sprænger virkelig alt rundt og forårsager omfattende skader, siger Ben-Yakar.
I modsætning hertil bruger femtosekundlasere mindre energi end konventionelle laserkirurgiske værktøjer og genererer dermed mindre varme i omgivende væv. Fordi de er i stand til at ødelægge målrettede celler uden at forårsage skade uden for målområdet, begynder de at blive brugt til operation, der kræver stor præcision: siden 2003 har øjenlæger brugt femtosekund lasermikroskopværktøjer til at udføre øjenoperation . Men de bordlasere, der i øjeblikket er i medicinsk brug, er omfangsrige, så deres brug er begrænset til overfladeområder på kroppen, såsom huden eller øjnene.
Ligeledes har to-foton fluorescensmikroskopi også fundet anvendelser inden for medicin og biomedicinsk billeddannelse som en måde at få tredimensionelle billeder af små strukturer. Men indtil nu har ingen kombineret det med en femtosekund-laser i en enhed, der er lille og fleksibel nok til endoskopisk kirurgi.
Ben-Yakar og hendes kolleger var i stand til at kombinere de to i en håndholdt sonde ved at bruge fleksible hule optiske fibre til at transmittere laserlyset, hvilket potentielt giver kirurger mulighed for at bringe fordelene ved femtosekund laserkirurgi til strukturer dybt inde i kroppen. Man kan operere enkeltceller uden at skade de omkringliggende raske celler, siger hun. Helingen vil være meget hurtigere, og fjernelse af væv vil være mere præcis.
Da den samme sonde bruges til at både afbilde celler og ødelægge dem, er det muligt samtidigt at identificere og behandle sygt væv. Mikrosonden styres af billeddannelsessoftware, der gør det muligt for kirurger enten at målrette individuelle celler eller bruge algoritmer, der kan opdage syge celler i farten og ødelægge dem automatisk. I øjeblikket er lasermikrosonden stadig et eksperimentelt værktøj. Dets opfindere har brugt det til at udføre kirurgi på kræftceller dyrket i biomanipuleret væv i laboratoriet, men enheden er endnu ikke blevet brugt på dyr eller mennesker.
Et problem, der mangler at blive løst, før enheden kan bruges på patienter, er at skrumpe sondens bredde fra 15 til 5 millimeter – størrelsen på standardværktøjerne, der bruges i endoskopisk kirurgi – så den vil være kompatibel med eksisterende kirurgisk teknologi. Hvis man vil være kompatibel med de eksisterende systemer, er man nødt til at reducere størrelsen, siger Ben-Yakar. Men når du gør den mindre, vil sonden, optikken være sværere. Det bliver svært at holde den nuværende beslutning. Det er næste skridt.
Rox Andersen , professor i dermatologi og direktør for Wellman Center for Fotomedicin på Massachusetts General Hospital , kalder udviklingen af mikrosonden et vigtigt skridt … mod den brede mulighed for at integrere diagnostiske og terapeutiske muligheder i biomedicin.