Verstopte bloedvaten in de hersenen van patiënten met een beroerte voorkomen dat zuurstofrijk bloed de cellen bereikt, ernstige schade veroorzaken. Planten en sommige microben produceren zuurstof door middel van fotosynthese. Wat als er een manier was om fotosynthese in de hersenen van patiënten te laten plaatsvinden? Nutsvoorzieningen, onderzoekers rapporteren in ACS' Nano-letters hebben precies dat gedaan in cellen en in muizen, met behulp van blauwalgen en speciale nanodeeltjes, in een proof-of-concept demonstratie.

Beroertes leiden jaarlijks tot de dood van 5 miljoen mensen wereldwijd, volgens de Wereldgezondheidsorganisatie. Miljoenen meer overleven, maar ze hebben vaak een handicap, zoals problemen met spraak, slikken of geheugen. De meest voorkomende oorzaak is een verstopping van bloedvaten in de hersenen, en de beste manier om blijvende hersenbeschadiging door dit type beroerte te voorkomen, is door de blokkade zo snel mogelijk op te lossen of operatief te verwijderen. Echter, die opties werken alleen binnen een smal tijdvenster nadat de beroerte heeft plaatsgevonden en kunnen riskant zijn. Blauw groene algen, zoals Synechococcus elongatus , zijn eerder onderzocht om het gebrek aan zuurstof in hartweefsel en tumoren te behandelen met behulp van fotosynthese. Maar het zichtbare licht dat nodig is om de microben te activeren, kan de schedel niet doordringen, en hoewel nabij-infrarood licht kan passeren, het is onvoldoende om de fotosynthese direct aan te drijven. "Up-conversie" nanodeeltjes, vaak gebruikt voor beeldvorming, kan nabij-infrarode fotonen absorberen en zichtbaar licht uitstralen. Dus, Lin Wang, Zheng Wang, Guobin Wang en collega's van de Huazhong University of Science and Technology wilden zien of ze een nieuwe benadering konden ontwikkelen die ooit voor patiënten met een beroerte zou kunnen worden gebruikt door deze onderdelen te combineren: S. elongatus , nanodeeltjes en nabij-infrarood licht - in een nieuw "nano-fotosynthetisch" systeem.

De onderzoekers koppelden S. elongatus met neodymium up-conversie nanodeeltjes die weefseldoordringend nabij-infrarood licht transformeren naar een zichtbare golflengte die de microben kunnen gebruiken om te fotosynthetiseren. In een celonderzoek ze ontdekten dat de nano-fotosynthese-benadering het aantal neuronen verminderde dat stierf na zuurstof- en glucosegebrek. Vervolgens injecteerden ze de microben en nanodeeltjes in muizen met geblokkeerde hersenslagaders en stelden ze de muizen bloot aan bijna-infrarood licht. De therapie verminderde het aantal stervende neuronen, verbeterde de motoriek van de dieren en hielp zelfs nieuwe bloedvaten te laten groeien. Hoewel deze behandeling zich nog in de dierproeffase bevindt, het belooft op een dag vooruitgang te boeken in de richting van klinische proeven bij mensen, zeggen de onderzoekers.