Свет давно используется в медицине: он стимулирует рост клеток, управляет нейронными сигналами, применяется в терапии некоторых форм рака. Но у него есть принципиальное ограничение — он не проникает глубоко в ткани. До сих пор доставка света в глубинные органы требовала либо хирургического вмешательства, либо введения оптических волокон.
Учёные Стэнфордского университета нашли способ обойти это ограничение без разрезов и имплантатов. Их работа опубликована 13 апреля 2026 года в журнале Nature Materials.
Как работает технология
Исследовательская группа под руководством доцента Гусона Хонга разработала наночастицы из особой керамики, способные генерировать свет при механическом воздействии. Эта способность называется механолюминесценцией. Затем учёные покрыли частицы биосовместимым составом, позволяющим суспендировать их в растворе, пригодном для введения в кровоток.
В экспериментах на мышах раствор с наночастицами вводился внутривенно. Кровеносные сосуды разносили их по всему телу — в мозг, кишечник, спинной мозг, мышцы. Когда ультразвуковой луч направлялся на конкретную область, наночастицы именно там начинали испускать синий свет с длиной волны 490 нанометров.
Ключевые характеристики технологии:
- Генерация света возможна одновременно в нескольких точках тела
- Пространственное разрешение — 100–200 микрометров в фокальной зоне
- Ультразвук также выполняет функцию сканера, управляя тем, где именно возникает свет
- Длина волны 490 нм уже применяется в фотодинамической терапии рака и для активации нейронов
- Технология не требует ни имплантатов, ни оптических волокон, ни генетических модификаций
Где это может применяться
В ходе одного из экспериментов исследователи использовали наночастицы для активации нейронов в мозге мыши. Ультразвуком они «включили» свет в заданной области — и зафиксировали контролируемое изменение поведения животного. Это впервые продемонстрировало возможность оптогенетики — управления нейронами светом — без имплантируемых световодов.
Помимо нейростимуляции, основным направлением применения технологии является фотодинамическая терапия рака. В её основе — активация светочувствительных препаратов, избирательно накапливающихся в опухолях. Сейчас такая терапия ограничена поверхностными опухолями или требует доставки света хирургическим путём. Новая технология потенциально позволяет добраться до опухолей в любой части тела неинвазивно.
Параллельно группа исследует наночастицы, испускающие ультрафиолетовый свет, — он обладает антибактериальными и противовирусными свойствами.
Что ещё нужно сделать
Авторы предупреждают: до применения в человеческой медицине путь ещё долгий. Использованные в экспериментах керамические частицы медленно разлагаются и способны накапливаться в печени. Следующий шаг — замена керамики биологическими материалами, которые безопасно выводятся из организма. Параллельно профессор Хонг работает с коллегами над интеграцией нанотехнологии с системой редактирования генов, активируемой светом, — это позволило бы с помощью ультразвука включать и выключать генетические изменения в строго локализованных зонах.
«Мы демонстрируем возможность программируемой генерации света в глубине тела. Это концептуальное доказательство, прокладывающее путь к клиническим применениям», — подчеркнул Хонг.