211service.com
Lasere lavet af menneskelige celler
 Levende laser: Denne levende celle, som laver en stor mængde grønt fluorescerende protein, er kernen i et nyt laserdesign. Kredit: Malte Gather. |
En laser baseret på levende celler er blevet skabt af forskere ved Harvard Medical School og Massachusetts General Hospital i Boston. De var motiverede til at overvinde en af de grundlæggende begrænsninger ved biologisk billeddannelse: det er meget svært at få synligt og infrarødt lys ind og ud af kroppen.
Levende lasere har nogle få grundlæggende dele, der er tegnet fra den samme liste som enhver laser. For det første genmodificerede forskerne menneskelige leverceller, så de producerer store mængder grønne fluorescerende proteiner, der er spredt ud over hele cellen. En celle, der bærer disse proteiner, fungerer som forstærkningsmediet - den del af laseren, der forstærker lysenergi. ’
Som enhver laser har cellelaseren brug for en energikilde til at pumpe den og øge styrken af det lys, den kan udsende. Forskerne pumpede de levende lasere ved at pulsere cellerne med lys gennem et mikroskop. Når lys hopper rundt inde i cellen og genudsendes af de fluorescerende proteiner, forstærkes det og øges i kraft, før det udsendes i en sammenhængende stråle. For at holde lyset hoppe rundt så længe som muligt, for at få så meget kraft som muligt, placerede Boston-gruppen disse celler inde i et biokompatibelt optisk hulrum - i det væsentlige et lillebitte, meget reflekterende, celleformet hul.
I et papir i Naturfotonik , antyder Boston-forskerne, at levende lasere ville hjælpe med at få lyskodet information ind og ud af kroppen. Disse levende lasere er fundamentalt forskellige fra celler, der blot laver fluorescerende proteiner: per definition udsender en laser en stærk, sammenhængende lysstråle. Laserlys er fantastisk til at transportere information over afstande, uanset om det er fra land til land i de optiske fibre, der udgør rygraden på internettet.
Optiske billeddannelsesetiketter kan rapportere om den molekylære funktion af væv og celler i kroppen. Fluorescerende proteinmærker, der udsender synligt eller infrarødt lys, er nu almindelige værktøjer til at studere cellebiologi i reagensglas. Men at få sådan et lys ind og ud af kroppen er svært, fordi lys diffunderer, når det passerer gennem biologiske væv. Levende lasere, hvis de laves om til praktiske systemer, har potentialet til at ændre det. Man kan forestille sig at have et hybrid levende-ikke-levende medicinsk implantat under huden, der ville udstråle en strøm af information om biomarkører i blodet, for eksempel.
Den største udfordring med enhver ny slags laser er at finde ud af, hvordan man pumper den på en praktisk måde. At bruge et mikroskop til at pumpe de levende lasere er en god måde at bevise, at de virker, men det er ikke så praktisk til applikationer. Lasere kan enten pumpes med elektricitet eller lys, men hvordan ville det blive opnået inde i kroppen?
Måske kan dette arbejde passe sammen med andre projekter rettet mod udvikling af implanterbar elektronik. Andre grupper har allerede udviklet implanterbare lyskilder og elektriske dioder, der kan pumpe en levende laser. En gruppe ved University of Illinois og Tufts University har for eksempel lavet biokompatible og højkvalitets LED'er, transistorer, elektroder og anden elektronik og har vist, at de virker, når de implanteres i levende dyr.