Fig. 1. Diseño experimental. (a) Estructura de banda tentativa de la solución biológica y la dinámica del plasma durante el proceso de degradación optoeléctrica. (b) Representación esquemática de la configuración de avería optoeléctrica para la formación y detección de burbujas, con rojo que indica la trayectoria del haz de 1064 nm y cian que indica la trayectoria del haz de la sonda de 485 nm. Las abreviaturas indican cubo divisor de haz polarizador (PBS), divisor de haz (BS), medidor de energía de pulso (E.M.), divisor de haz dicroico (DBS), Filtro de paso corto (SPF) de 750 nm, y fotodiodo (PD). Los números 1 y 2 indican respectivamente placas de media onda y objetivo de microscopio de 20 × 0,420 × 0,4 NA. (c) Curvas de análisis probit e intervalos de confianza del 95% del umbral de ruptura (
Vladislav Yakovlev, profesor en el Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad Texas A&M, es parte de un equipo multiuniversitario que investiga cómo los pulsos eléctricos y ópticos pueden beneficiar la absorción celular de materiales, incluidas las vacunas.
El equipo investigó la avería óptica y eléctrica de los materiales. Esos efectos, que describen la modificación del material en presencia de campos ópticos o eléctricos extremos, se han estudiado desde la década de 1950. Sin embargo, la aplicación simultánea de campos ópticos y eléctricos, especialmente a los sistemas biológicamente relevantes, no ha sido explorado antes.
Yakovlev dijo que al investigar la acción sinérgica de los pulsos eléctricos y ópticos, los investigadores pudieron promover una ruptura altamente localizada al tiempo que reducían el umbral para dicha ruptura.
El efecto sinérgico recién descubierto es particularmente importante si existe la necesidad de romper selectivamente la membrana celular de una manera altamente localizada.
Típicamente, electroporación, una técnica que aplica un campo eléctrico a las células para aumentar la permeabilidad de la membrana celular, se utiliza. Alternativamente, una optoporación, que utiliza pulsos de láser ultracortos para formar un pequeño orificio en la membrana celular, se puede emplear. Una poderosa combinación de electroporación y optoporación puede proporcionar los beneficios de ambos enfoques, conduciendo a nuevas formas de administrar medicamentos y vacunas a las células y tejidos.
"Uno de los impactos más importantes de este efecto, que puede ser de gran interés para una audiencia general, es la precisión mejorada de la administración de la vacuna para COVID-19, ", dijo el equipo en una declaración de impacto.
El equipo publicó recientemente un artículo en la revista Investigación fotónica . La investigación está financiada por la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, con Sofi Bin-Salamon como gerente de proyecto.
Si bien esta tecnología sería una nueva incorporación a un laboratorio, el equipo de investigación señaló que la creación del efecto no requiere equipos sofisticados, lo que permite su uso en una amplia gama de instalaciones.
"Creemos que una combinación única de una nueva ciencia fundamental y una amplia gama de aplicaciones de alto impacto, que van desde interacciones extremas luz-materia hasta nano y biotecnología, sería de gran interés para una amplia audiencia, "Dijo Yakovlev.
