211service.com
Lasery wykonane z komórek ludzkich
 Żywy laser: Ta żywa komórka, która wytwarza dużą ilość zielonego białka fluorescencyjnego, jest rdzeniem nowego projektu lasera. Źródło: Zbierz Malte. |
Laser oparty na żywych komórkach został stworzony przez naukowców z Harvard Medical School i Massachusetts General Hospital w Bostonie. Byli zmotywowani do przezwyciężenia jednego z podstawowych ograniczeń obrazowania biologicznego: bardzo trudno jest wprowadzić i wyprowadzić światło widzialne i podczerwone z ciała.
Żywe lasery mają kilka podstawowych części, które pochodzą z tej samej listy, co każdy laser. Po pierwsze, naukowcy zmodyfikowali genetycznie komórki wątroby człowieka, aby wytwarzały duże ilości zielonych białek fluorescencyjnych, które są rozproszone po całej komórce. Komórka niosąca te białka działa jako ośrodek wzmacniający — część lasera, która wzmacnia energię świetlną. ‘
Jak każdy laser, laser komórkowy potrzebuje źródła energii do pompowania i zwiększania mocy światła, które może emitować. Naukowcy pompowali żywe lasery, pulsując komórki światłem przez mikroskop. Gdy światło odbija się wewnątrz komórki i jest ponownie emitowane przez białka fluorescencyjne, jest wzmacniane, zwiększając moc, zanim zostanie wyemitowane w spójnej wiązce. Aby światło odbijało się tak długo, jak to możliwe, aby uzyskać jak najwięcej mocy, grupa bostońska umieściła te komórki w biokompatybilnej wnęce optycznej - zasadniczo w maleńkiej, wysoce odblaskowej dziurze w kształcie komórki.
W gazecie w Fotonika przyrody , bostońscy naukowcy sugerują, że żywe lasery pomogłyby w przenoszeniu i wyprowadzaniu z ciała informacji zakodowanych w świetle. Te żywe lasery zasadniczo różnią się od komórek, które po prostu wytwarzają białka fluorescencyjne: z definicji laser emituje silną, spójną wiązkę światła. Światło laserowe doskonale nadaje się do przenoszenia informacji na duże odległości, niezależnie od tego, czy chodzi o światłowody, które tworzą szkielet Internetu.
Etykiety obrazowania optycznego mogą informować o molekularnym działaniu tkanek i komórek w ciele. Fluorescencyjne znaczniki białkowe, które emitują światło widzialne lub podczerwone, są obecnie powszechnymi narzędziami do badania biologii komórki w probówkach. Ale uzyskanie takiego światła do i z ciała jest trudne, ponieważ światło rozprasza się, gdy przechodzi przez tkanki biologiczne. Żywe lasery, jeśli zostaną przekształcone w praktyczne systemy, mogą to zmienić. Można sobie wyobrazić posiadanie pod skórą hybrydowego, żyjącego-nieożywionego implantu medycznego, który wysyłałby strumień informacji na przykład o biomarkerach we krwi.
Głównym wyzwaniem związanym z każdym nowym rodzajem lasera jest wymyślenie praktycznego sposobu jego pompowania. Używanie mikroskopu do pompowania żywych laserów to dobry sposób na udowodnienie, że działają, ale nie jest to praktyczne w zastosowaniach. Lasery mogą być pompowane elektrycznie lub światłem, ale jak można to osiągnąć wewnątrz ciała?
Być może ta praca może współgrać z innymi projektami ukierunkowanymi na rozwój wszczepionej elektroniki. Inne grupy opracowały już wszczepialne źródła światła i diody elektryczne, które mogą pompować żywy laser. Na przykład grupa z University of Illinois i Tufts University wyprodukowała biokompatybilne i wysokiej jakości diody LED, tranzystory, elektrody i inną elektronikę i wykazała, że działają po wszczepieniu żywym zwierzętom.