Grazie alle onde luminose estreme sarà possibile concentrare energia in modo preciso e non-invasivo in tessuti tumorali profondi. Questa la scoperta di un gruppo di ricerca formato da Sapienza Università di Roma, Istituto dei sistemi complessi del Cnr, Università Cattolica del Sacro Cuore e Fondazione Policlinico Universitario Agostino Gemelli Irccs
La luce laser ha potenzialità enormi per lo studio e il trattamento dei tumori. Fasci laser in grado di penetrare in profondità in regioni tumorali sarebbero di importanza vitale per la fototerapia, un insieme di tecniche biomediche d’avanguardia che utilizzano luce visibile ed infrarossa per trattare cellule cancerose o per attivare farmaci e processi biochimici.
Il principale ostacolo è la composizione otticamente opaca della maggior parte dei tessuti. Trasmettere fasci di luce intensi e localizzati all’interno di strutture cellulari è quindi una delle sfide chiave per la biofotonica.
La formazione di “tsunami ottici”
Un team di ricerca guidato da Davide Pierangeli (Istituto dei sistemi complesso del Cnr-Isc), Claudio Conti (Sapienza Università di Roma) e Massimiliano Papi (Università Cattolica del Sacro Cuore) ha scoperto che all’interno di strutture cellulari tumorali possono formarsi degli “tsunami ottici”, onde luminose di intensità estrema note in molti sistemi complessi. Le onde possono essere sfruttate per trasmettere luce laser intensa e concentrata attraverso campioni tumorali tridimensionali di tumore pancreatico.
“Studiando la propagazione laser attraverso sferoidi tumorali – spiega Pierangeli – ci siamo accorti che all’interno di un mare di debole luce trasmessa c’erano dei modi ottici di intensità estrema. Queste onde estreme rappresentano una sorgente super-intensa di luce laser di dimensioni micrometriche all’interno della struttura tumorale. Possono essere utilizzate per attivare e manipolare sostanze biochimiche”.
“Il nostro studio mostra come le onde estreme, che fino ad oggi erano rimaste inosservate in strutture biologiche, siano in grado di trasportare spontaneamente energia attraverso i tessuti – continua Conti – e possano essere sfruttate per nuove applicazioni biomediche”.
“Con questo raggio laser estremo – conclude Papi – potremmo sondare e trattare in maniera non-invasiva una specifica regione di un organo. Abbiamo mostrato come tale luce può provocare aumenti di temperatura mirata che inducano la morte di cellule cancerose, e questo ha implicazioni importanti per le terapie fototermiche.”
Lo studio, pubblicato su Nature Communications, dimostra uno strumento totalmente nuovo nella cura al cancro.
