Onderzoekers van het RIKEN Center for Advanced Photonics en medewerkers hebben ontdekt dat terahertzstraling, in tegenspraak met het conventionele geloof, kunnen eiwitten in levende cellen verstoren zonder ze te doden.

Deze bevinding impliceert dat terahertzstraling, die lang als onpraktisch in gebruik werd beschouwd, kan toepassingen hebben bij het manipuleren van celfuncties voor de behandeling van kanker, bijvoorbeeld, maar ook dat er mogelijk veiligheidskwesties zijn waarmee rekening moet worden gehouden. Terahertz-straling is een deel van het elektromagnetische spectrum tussen microgolven en infrarood licht, die vaak bekend staat als de "terahertz-kloof" vanwege het huidige gebrek aan technologie om deze efficiënt te manipuleren. Omdat terahertz-straling wordt tegengehouden door vloeistoffen en niet-ioniserend is - wat inhoudt dat het DNA niet beschadigt zoals röntgenstraling dat doet - wordt er hard gewerkt om het te gebruiken in gebieden zoals bagage-inspecties op luchthavens. Het is algemeen beschouwd als veilig voor gebruik in weefsels. Echter, sommige recente studies hebben aangetoond dat het een direct effect kan hebben op DNA, hoewel het weinig vermogen heeft om daadwerkelijk in weefsels door te dringen, wat betekent dat dit effect alleen op huidcellen aan de oppervlakte zou zijn.

Een probleem dat onontgonnen is gebleven, echter, is of terahertz-straling biologische weefsels kan aantasten, zelfs nadat het is gestopt, door de voortplanting van energiegolven in het weefsel. De onderzoeksgroep van RAP ontdekte onlangs dat de energie van het licht als een schokgolf in het water kan komen. Dit overwegende, de groep besloot te onderzoeken of terahertz-licht ook zo'n effect op weefsel zou kunnen hebben.

Ze kozen ervoor om te onderzoeken met behulp van een eiwit genaamd actine, dat is een sleutelelement dat structuur geeft aan levende cellen. Het kan in twee conformaties voorkomen, bekend als (G)-actine en (F)-actine, die verschillende structuren en functies hebben. De (F)-actine is een lang filament dat bestaat uit polymeerketens van eiwitten. Met behulp van fluorescentiemicroscopie, ze keken naar het effect van terahertz-straling op de groei van ketens in een waterige oplossing van actine, en ontdekte dat dit leidde tot een afname van filamenten. Met andere woorden, het terahertz-licht verhinderde op de een of andere manier dat de (G)-actine ketens vormde en (F)-actine werd. Ze overwogen de mogelijkheid dat het werd veroorzaakt door een stijging van de temperatuur, maar ontdekte dat de kleine stijging, van ongeveer 1,4 graden Celsius, was niet voldoende om de verandering te verklaren. De onderzoekers concludeerden dat het hoogstwaarschijnlijk werd veroorzaakt door een schokgolf. Om de hypothese verder te testen, ze deden experimenten in levende cellen, en ontdekte dat in de cellen, zoals in de oplossing, de vorming van actinefilamenten werd verstoord. Echter, er was geen teken dat de straling ervoor zorgde dat cellen stierven.

Shota Yamazaki, de eerste auteur van de studie gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten , zegt, "Het was voor ons best interessant om te zien dat terahertz-straling een effect kan hebben op eiwitten in cellen zonder ze zelf te doden. We zullen geïnteresseerd zijn in het zoeken naar mogelijke toepassingen bij kanker en andere ziekten."

Chiko Otani, de leider van de onderzoeksgroepen, zegt, "Terahertz-straling komt tegenwoordig in een verscheidenheid aan toepassingen, en het is belangrijk om een ​​volledig begrip te krijgen van het effect ervan op biologische weefsels, zowel om eventuele risico's te peilen als om mogelijke toepassingen te zoeken."