Studija objavljena u časopisu Nature Materials opisuje sustav "svjetla na zahtjev" koji koristi ultrazvuk za pokretanje emisije svjetlosti iz krvotoka. Ova neinvazivna metoda mogla bi zamijeniti invazivne postupke poput kirurških implantata ili umetanja optičkih vlakana.

Svjetlost postaje moćan alat za liječenje i istraživanje mozga, ali ima jednu veliku manu - ne putuje dobro kroz kožu. Gusta šuma stanica, masti i kostiju djeluje poput zida od opeke za fotone.

Kako bi liječili duboko smješteni tumor svjetlom ili stimulirali specifične neurone u mozgu, liječnici su obično morali posegnuti za skalpelom, rezanjem zdravog tkiva kako bi umetnuli kruta optička vlakna. Nova tehnika djeluje slanjem sitnih čestica kroz krv koje pretvaraju zvučne valove u sitne iskre svjetlosti. 

Keramika u miševima

Čestice svijetle plavo, točnije na 490 nanometara. Tako je moguće proizvesti emisiju svjetlosti u mozgu, crijevima, leđnoj moždini, mišićima - praktički bilo gdje - bez potrebe za fizičkim implantatom.

Istraživači su prilagodili velike keramičke čestice u sitne, tijelu prilagođene nanočestice. Ove čestice su dovoljno sitne za ubrizgavanje u krvotok, gdje cirkuliraju poput flote mikroskopskih žarulja koje čekaju signal. Ti su specijalizirani materijali mehanoluminiscentni - aktiviraju se samo kada ih "stisne" mehanički pritisak ultrazvučnih valova.

Kako bi dokazali funkcioniranje sustava, istraživači su se okrenuli najsloženijem organu od svih: mozgu. Za testiranje, modeli miševa bili su opremljeni "šeširom" koji emitira ultrazvuk kako bi se aktivirala svjetlost u određenim regijama mozga. Ciljanje svjetlosti na jednu regiju mozga prisililo je miša na skretanje ulijevo, dok je fokusiranje na drugu usmjeravalo miša udesno.

U lubanji nisu izbušene rupe, niti su žice bile pričvršćene na moždano tkivo. Bila je to bežična, neinvazivna kontrola uma, pokretana zvukom i svjetlom. Osim neuroznanosti, ovu je tehniku moguće koristiti za bilo koji medicinski tretman koji se oslanja na svjetlost, poput preciznih terapija raka ili lokaliziranog uređivanja gena.

Ultraljubičaste valne duljine mogle bi biti korištene za ubijanje patogena ili za uređivanje gena aktivirano svjetlošću za minimalnu preciznost.

Nanočestice korištene u istraživanju izrađene su od keramičkih materijala koji se ne razgrađuju lako. Već se radi na razvoju keramike biorazgradivim materijalima koje jetra može sigurno obraditi nakon tretmana.