Výskumníci zo Štátnej univerzity v Severnej Karolíne vyvinuli extrémne malé mikroihly, ktoré možno použiť na dodávanie medicínsky relevantných farbív v nanoúrovni nazývaných kvantové bodky do kože – pokrok, ktorý otvára dvere novým technikám diagnostiky a liečby rôznych zdravotných stavov vrátane rakoviny kože..
„Dokázali sme vyrobiť duté plastové mikroihly pomocou rýchleho prototypovania založeného na laseri,“hovorí Dr. Roger Narayan, jeden z vedúcich výskumníkov, „a zistili sme, že pomocou týchto mikroihiel môžeme dodať riešenie obsahujúce kvantové bodky.“Mikroihly sú veľmi malé ihličky, ktorých aspoň jeden rozmer – napríklad dĺžka – je menší ako jeden milimeter. Narayan je profesorom na oddelení biomedicínskeho inžinierstva na NC State’s College of Engineering a University of North Carolina v Chapel Hill.
"Motiváciou štúdie bolo zistiť, či môžeme použiť mikroihly na dodanie kvantových bodiek do kože, " hovorí Narayan. „Naše zistenia sú sčasti významné, pretože táto technológia potenciálne umožní výskumníkom dodávať kvantové bodky suspendované v roztoku do hlbších vrstiev kože. To by mohlo byť užitočné pri diagnostike a liečbe rakoviny kože, okrem iného." Kvantové bodky sú kryštály nanometrov s jedinečnými vlastnosťami, pokiaľ ide o emisiu svetla. Sú sľubné ako nástroj v lekárskej diagnostike. Výskumníci vytvorili plastové mikroihly a testovali ich pomocou prasacej kože, ktorá má vlastnosti veľmi podobné ľudskej koži. Pomocou roztoku na báze vody obsahujúceho kvantové bodky boli vedci schopní zachytiť obrázky kvantových bodiek vstupujúcich do kože pomocou multifotónovej mikroskopie. Tieto obrázky ukazujú mechanizmus, ktorým kvantové bodky vstupujú do vrstiev kože, čo umožňuje výskumníkom overiť účinnosť mikroihiel ako mechanizmu dodávania kvantových bodiek.
Zobrazovacia metóda použitá v tejto štúdii, multifotónová mikroskopia, môže mať klinické aplikácie na zobrazovanie farbív – ako sú kvantové bodky – v koži v reálnom čase. To by mohlo prispieť k rýchlejšej diagnostike rakoviny alebo iných zdravotných problémov.
Štúdia je tiež významná, pretože ukazuje, že rýchly prototypový prístup založený na laseri umožňuje vytváranie mikroihiel rôznych dĺžok a tvarov. To umožní lekárom vytvárať mikroihly, ktoré sú prispôsobené na liečbu špecifického stavu.
Konkrétne boli mikroihly vytvorené pomocou dvojfotónovej polymerizácie, čo je prístup, ktorý propagovali NC State a Laser Zentrum Hannover na použitie v aplikáciách medicínskych zariadení. Dvojfotónová polymerizácia umožnila výskumníkom vytvoriť duté plastové mikroihly so špecifickými konštrukčnými vlastnosťami. "Naše využitie tejto výrobnej technológie zvýrazňuje jej potenciál pre ďalšie aplikácie medicínskych zariadení v malom meradle," hovorí Narayan.
Článok popisujúci štúdiu „Multifotónová mikroskopia transdermálneho podávania kvantových bodov pomocou dvoch polymérnych mikroihiel vyrobených fotónovou polymerizáciou“bude uverejnený v septembrovom čísle Faradayov diskusií. Práca bola financovaná National Science Foundation a National Institutes of Health.
Spoluautorom výskumu bola Dr. Nancy Monteiro-Riviere, profesorka investigatívnej dermatológie a toxikológie v Centre pre výskum chemickej toxikológie a farmakokinetiky štátu NC; Štátna NC Ph. D. študenti Shaun Gittard, Philip Miller a Ryan Boehm; Dr. Aleksandr Ovsianikov a Boris Chichkov z Laser Zentrum Hannover; a výskumníci z Ceramatec Inc. a MicroLin LLC & Technology Holding LLC.
