斯坦福大學研究人員展示了一種無需任何切口，即可在人體任意位置精準傳遞光點的方法。這項非侵入性技術有望取代手術植入或光纖插入等侵入性程序。該研究於 Nature Materials 期刊發佈，闡述了一套「隨需光照」系統，利用超聲波觸發血液中光源的發光。 光線正成為治療及腦科學研究的有力工具，但其主要缺陷在於無法有效穿透皮膚。以手電筒照射手掌，只能見到黯淡紅光，細胞、脂肪及骨骼等密集組織對光子而言如同磚牆。
這一光線無法深入組織的局限，一直是醫學科學的根本障礙。為以光線治療深部腫瘤或刺激腦內特定神經元，醫生通常需動手術，切割健康組織以植入硬質光纖。但斯坦福研究團隊已開發全新非侵入性途徑。
超聲波激活光粒子
新技術透過血液輸送微小粒子，將聲波轉化為微弱光火花。目前粒子發出藍光，波長特定為 490 納米。「利用這些材料，我們可在腦部、腸道、脊髓或肌肉等幾乎任何位置產生光發射，而無需物理植入，」工程學院材料科學與工程助理教授 Guosong Hong 表示。研究人員將大型陶瓷粒子改造成適合人體的納米粒子，這些粒子小到可注入血液循環，如同一隊微型燈泡待命。它們屬「機械發光」材料，僅在超聲波機械壓力「擠壓」時啟動。
超聲波易於穿透人體，正如產檢觀察胎兒般無害。「超聲波使用方便，且穿透深度遠超光線，」Hong 指出。 為驗證系統，小鼠實驗針對最複雜的腦部，使用超聲波發射「帽」觸發特定腦區光照。瞄準一區促使小鼠左轉，另一區則引導右轉，無需鑽孔或接線。這是無線、非侵入性腦控，結合聲光驅動。「我們可非侵入性調控不同腦區發光，產生多樣行為結果，」Hong 說。此腦部示範證明聲觸發光可操控深部細胞行為。
除神經科學外，技術適用光依賴治療，如精準癌症療法或局部基因編輯，甚至紫外線可殺滅病原體或實現光激活基因編輯。目前納米粒子為陶瓷材質不易分解，團隊正研究以肝臟可安全代謝的可生物降解材料取代。
