Nanocząsteczki ze Stanforda zamieniają ultradźwięki w światło wewnątrz ciała

W laboratoriach Stanford University zespół pod kierownictwem Guosonga Honga zademonstrował technologię, która pozwala na precyzyjne „zaświecenie” dowolnego punktu wewnątrz żywego organizmu bez użycia skalpela czy światłowodów. Wyniki badań opublikowane 13 kwietnia 2026 roku w czasopiśmie „Nature Materials” opisują wykorzystanie specjalnie przetworzonych nanocząsteczek ceramicznych krążących w krwiobiegu, które aktywują się pod wpływem fali akustycznej. To rozwiązanie rozwiązuje jeden z największych problemów współczesnej biomedycyny – barierę, jaką dla światła stanowią skóra, kości i tkanki miękkie.

Kluczem do sukcesu są właściwości mechanoluminescencyjne opracowanych materiałów. Tradycyjne metody dostarczania światła do głębokich struktur ciała, stosowane na przykład w optogenetyce, wymagają inwazyjnego wprowadzania włókien szklanych lub wiercenia w czaszce, ponieważ tkanki silnie rozpraszają fotony. Ultradźwięki natomiast przenikają przez organizm niemal bez przeszkód, co od dekad wykorzystuje się w diagnostyce płodów czy narządów wewnętrznych. Inżynierowie ze Stanforda przekształcili duże cząstki ceramiczne w nanostruktury powleczone biokompatybilną warstwą, co umożliwia ich bezpieczne wstrzyknięcie do układu krwionośnego. Gdy skupiona wiązka ultradźwięków uderza w te nanocząsteczki, generuje stres mechaniczny i wibracje, które są natychmiast konwertowane na emisję niebieskiego światła o długości fali 490 nm.

Podczas testów na modelach mysich badacze wykorzystali urządzenie przypominające miniaturowy kapelusz emitujący fale akustyczne. Precyzyjne kierowanie wiązki pozwoliło na aktywację neuronów w konkretnych obszarach mózgu, co skutkowało programowalną zmianą zachowania zwierząt – na przykład kontrolowanym skrętem w lewo lub w prawo, zależnie od miejsca stymulacji. Co istotne, nanocząsteczki docierają z krwią nie tylko do układu nerwowego, ale również do jelit, rdzenia kręgowego i mięśni, pozostając nieaktywne do momentu celowanego wzbudzenia mechanicznego.

Autorzy publikacji, wśród których znaleźli się specjaliści z dziedzin neurochirurgii i biologii, tacy jak Jun Ding i Xiaoke Chen, wskazują na szerokie spektrum zastosowań nowej metody. Oprócz stymulacji neuronów technologia ta może zrewolucjonizować fotodynamiczną terapię nowotworów, umożliwiając niszczenie głęboko położonych guzów, czy precyzyjną edycję genów metodą CRISPR aktywowaną światłem. Obecnie zespół pracuje nad stworzeniem w pełni biodegradowalnych nanocząsteczek, które po wykonaniu zadania byłyby usuwane z organizmu, oraz wariantów emitujących inne długości fal, w tym ultrafioletu zdolnego do zwalczania infekcji bakteryjnych bezpośrednio wewnątrz zainfekowanych narządów.