За све оне ћелијске биологе који су имали један једноставан захтев - ћелије опремљене минијатурним лепршавим ласерским сноповима - тим са Харварда је то заиста и учинио. Способност усмеравања сићушних ласера на фантастично путовање унутар тела могла би омогућити низ медицинских примена, од испоруке лекова до праћења раста тумора.
Сличан садржај
- Да бисте се ослободили свемирске смеће, снимите је ласерима
- Звучни таласи могу вам помоћи да пронађете неухватљиве ћелије рака
„Надамо се да ћемо користити ћелију као биолошку машину, програмирану од стране ДНК изнутра, која може да доведе ласер до циља“, објашњава Сеок-Хиун (Анди) Иун са Медицинског факултета са Харварда.
Светлост се користи да се унутар унутрашњих ћелија виде инструменти попут једноћелијског ендоскопа, али његова употреба је ограничена на приступачнија места попут коже, јер њена светлост не продире добро у дубље ткиво. Додавање флуоресцентних боја и протеина ћелијама може помоћи научницима да их уоче и даље прегледају у телу. Али ти поступци производе широк спектар емисија, што може отежати одабир података специфичних за ћелију из свих позадинских емисија које производе молекули у биолошком ткиву.
Унесите микросервис који може пружити далеко прецизнији и продорнији начин да се слике, монитор и можда чак помогну живим ћелијама.
„Желимо измислити ласер за медицинске примене, “ каже Иун. „Уместо да позајмимо ласере које је индустрија измислила из других разлога, направили смо је биолошким материјалом и веома мало, тако да се може имплантирати или убризгати у тело са мало проблема да се направе апликације на бази светлости. где тренутно није практично предати светлост. "
Типични ласер побуди атоме тако да они емитују светлост на одређеној таласној дужини, а затим одбија енергију између пара огледала да би појачао ефекат. Једно од огледала је делимично провидно, па дозвољава мало светлости да изађе у уском снопу - то је ласер. Кључ за изградњу ласера у ћелији је стварање оптичког микрорезонатора - минијатурна верзија овог подешавања која ограничава светло тако да циркулише унутар мале сфере, где је заробљена рефракцијом на површини сфере.
Иун-ов тим је то урадио на два различита начина. Мека верзија је направљена убризгавањем мале капи уља или природних масти липида помијешаних са флуоресцентном бојом у ћелију. Тврда верзија је уместо њега користила флуоресцентне полистиренске куглице. У сваком случају, цела ћелија била је узбуђена наносекундним импулсом који је производио светлост, која је потом постала заробљена у сфери.
"То је као кад сте у празној соби и одређена фреквенција гласа одзвања", објашњава Иун. „Али ако се соба угуши, ако се облик и величина измене, резонантна фреквенција се такође мења. Исто радимо у принципу са оптичком скалом фреквенција. Одређена светлост добија резонанцију и како кружи кавитетом, она се појачава и на крају се претвара у ласер. “
Изузетна прецизност овог излаза је једна ствар која малене ласере чини толико обећавајућим. Верзије меких капљица помало мењају облик када су под стресом, а та деформација чини видљиву промену у спектру емисије ласера, тако да се чак и ситне промене у ћелији могу детаљно забележити. Слично томе, тим може произвести ласере мало различитих таласних дужина мењајући величину тврдог зрнца - омогућавајући им да јединствено обоје појединачну ћелију и потенцијално обележе хиљаде различитих ћелија унутар једног ткива, показало је истраживање објављено ове недеље у часопису Натуре Пхотоницс .
Конфокална слика једне масне ћелије показује велику капљицу липида (наранџаста) и језгро ситних ћелија (плава). Капи липида у ћелији могу се користити као природни ласер. (Матјаж Хумар и Сеок Хиун Иун) 
Оптичко влакно се убацује у део свињске коже како би се стимулисала ласерска светлост коју стварају ћелије поткожног масног ткива. (Матјаж Хумар и Сеок Хиун Иун) 
Конфокална слика приказује ћелије (зелене), њихова језгра (плава) и убризгане капљице уља (црвене) које делују као деформабилни ласери унутар ћелија. (Матјаж Хумар и Сеок Хиун Иун) 
Број ћелија које садрже ласере (зелене) које се могу користити за јединствено означавање хиљада ћелија. (Матјаж Хумар и Сеок Хиун Иун) Живе ћелије су идеалан механизам за испоруку ових микроласера тамо где могу да ураде највише добра. На пример, имуне ћелије могу да се циљају да одговоре на специфичне проблеме, тако да могу да испоруче ласер који ће се везати за тумор или другу локацију болести. Једном уведена, фино подешена ласерска светлост може обавити било који број апликација.
"Спектрални врхови ласера су врло осетљиви на локално окружење и можете га дизајнирати тако да осети одређене биомаркере и мења излазну таласну дужину када се промене чак и у малим помацима", примећује Иун. То значи да ласер може пружити врло детаљне информације о ћелијским површинама, хормонима, па чак и ћелијској производњи протеина. Ласери би такође могли да се користе за означавање појединих ћелија и на тај начин слика далеко детаљнију слику о томе како се већи предмет, попут тумора, мења током времена.
„Могли сте тачно да видите где поједине ћелије иду у телу, које се метастазирају раније од осталих, и да проучите раст скупљања тумора на нивоу појединачне ћелије“, каже Иун.
Можда највише обећава потенцијал не само да надгледају аспекте људског здравља, већ и активно их побољшају, додаје: „Ове ћелије опремљене ласером могу се потенцијално напунити лековима који се активирају светлошћу и доставити на одређено место, где на пример, може се користити за убијање тумора. "
