Azoknak a sejtbiológusoknak a számára, akiknek egyetlen egyszerű kérésük volt - miniatűr fricin lézernyalábokkal felszerelt sejtek -, a Harvardi csapat valóban megtette. Az a képesség, hogy apró lézereket irányítsanak fantasztikus úton a test belsejében, lehetővé teheti az orvosi alkalmazások széles skáláját, a gyógyszerek szállításától a daganat növekedésének követéséig.
kapcsolodo tartalom
- Megszabadulni az űrhajóról, lője le lézerekkel
- A hanghullámok segíthetnek megtalálni az ekluzív rákos sejteket
"Reméljük, hogy a sejtet biológiai gépként használjuk, amelyet a belsejében lévő DNS programoz be, és amely egy lézert továbbít a célponthoz" - magyarázza Seok-Hyun (Andy) Yun, a Harvard Medical School.
A fényt a sejtek belsejének látására használják olyan eszközökkel, mint az egysejtű endoszkóp, de használatát az elérhetőbb helyekre, például a bőrre korlátozták, mivel a fény nem jut be jól a mélyebb szövetekbe. A fluoreszcens festékek és fehérjék hozzáadása a sejtekhez segíthet a tudósoknak a test belsejében észlelni és megvizsgálni őket. De ezek az eljárások széles spektrumú kibocsátást eredményeznek, ami megnehezítheti a sejt-specifikus adatok kiválasztását a biológiai szövetben levő molekulák által előidézett összes háttérkibocsátás közül.
Írja be a mikrolaser eszközt, amely sokkal pontosabb és áthatóbb módot nyújthat az élő sejtek képének megfigyeléséhez, és talán még elősegítéséhez is.
"Meg akarjuk találni a lézert orvosi alkalmazásokra" - mondja Yun. „Ahelyett, hogy kölcsön vennénk az ipar által más okokból kitalált lézereket, biológiai anyaggal készítettük, és nagyon kicsi, így be lehet implantálni vagy beinjekciózni a testbe néhány problémával, hogy fény alapú alkalmazásokat végezzünk. ahol jelenleg nem praktikus fényt szolgáltatni. ”
Egy tipikus lézer gerjeszti az atomokat oly módon, hogy fényt bocsátanak ki egy meghatározott hullámhosszon, majd visszapattanja a fényt egy tükrpár között, hogy fokozza a hatást. Az egyik tükrök részben átlátszóak, lehetővé téve, hogy némi fény kiszivárogjon egy keskeny sugárban - ez a lézer. A lézer egy cellában belüli építésének kulcsa egy optikai mikrorezonátor létrehozása - ennek a beállításnak egy miniatűr verziója, amely a fényt korlátozza úgy, hogy egy kis gömb belsejében kering, ahol a gömb felületén történő refrakció csapdába esik.
Yun csapata ezt kétféle módon tette meg. Lágy változatot úgy készítettünk, hogy egy csepp olajat vagy természetes zsír-lipideket fluoreszcens festékkel kevertünk egy sejtbe. A kemény változat fluoreszcens polisztirol gyöngyöket használt. Mindegyik esetben az egész sejtet egy nanoszekundumos impulzus gerjesztette, amely fényt bocsátott ki, és ezután csapdába esett a gömb belsejében.
"Olyan, mintha egy üres szobában vagy, és egy bizonyos hangfrekvencia visszhangzik" - magyarázza Yun. „De ha a helyiséget megszorítják, ha alakja és mérete megváltozik, akkor a rezonancia frekvencia is megváltozik. Alapvetően ugyanezt csináljuk az optikai frekvencia skálával. Bizonyos fény rezonálódik, és amint kering az üregben, felerősödik, és végül a lézer kimenetévé válik. ”
Ennek a kimenetnek a szélsőséges pontossága egy olyan dolog, amely az apró lézereket ígéretesnek teszi. A lágy cseppek változatai mindig olyan könnyedén változtatják meg az alakjukat, amikor stressz alatt vannak, és ez a deformáció látható változást okoz a lézer emisszióspektrumában, így akár a cellában a perc változások is finoman rögzíthetők. Hasonlóképpen, a csoport a kissé eltérő hullámhosszú lézereket előállíthatja a kemény gyöngyök méretének megváltoztatásával - lehetővé téve számukra, hogy egyedi sejteket színezzenek egyedileg, és potenciálisan különféle sejteket jelöljenek meg egyetlen szöveten belül - a Nature Photonics ezen a héten közzétett kutatás szerint. .
Az egyetlen zsírsejt konfokális képe nagy lipidcseppet (narancssárga) és kicsi sejtmagot (kék) mutat. A sejtben található lipidcseppek természetes lézerként használhatók. (Matjaž Humar és Seok Hyun Yun) 
A sertésbőrbe egy darab optikai szálat helyeznek, hogy stimulálják a szubkután zsírsejtek által generált lézerfényt. (Matjaž Humar és Seok Hyun Yun) 
A konfokális kép olyan sejteket (zöld), magjait (kék) és beinjektált olajcseppeket (piros) mutatja, amelyek a sejtekben deformálódó lézerként működnek. (Matjaž Humar és Seok Hyun Yun) 
Számos olyan lézer (zöld), amely lézereket tartalmaz, amelyek felhasználhatók sejtek ezer egyedi megjelölésére. (Matjaž Humar és Seok Hyun Yun) Az élő sejtek ideális szállítási mechanizmusok ezeknek a mikrogépeknek a megszerzéséhez, ahol a legjobbakat tudják tenni. Például az immunsejteket megcélozhatják úgy, hogy reagáljanak a speciális problémákra, így lézert szállíthatnak, hogy kötődjenek egy daganathoz vagy más betegséghez. A helyére helyezve egy finoman hangolt lézerfény tetszőleges számú alkalmazást képes végrehajtani.
"A lézer spektrális csúcsai nagyon érzékenyek a helyi környezetre, és úgy tervezheti meg a lézert, hogy érzékeljen bizonyos biomarkereket és megváltoztassa a kimeneti hullámhosszt, ha apró műszakban is megváltoznak" - jegyzi meg Yun. Ez azt jelenti, hogy a lézer rendkívül részletes információkat szolgáltat a sejtfelületekről, a hormonokról és még a sejt fehérjetermeléséről is. A lézerek felhasználhatók az egyes sejtek címkézésére is, és így sokkal részletesebb képet képezhetnek arról, hogy egy nagyobb objektum, például egy daganat az idő múlásával változik.
"Pontosan megnézheti, hogy az egyes sejtek mennek a testben, amelyek az áttétek előtti, mint mások, és megvizsgálhatják a daganatok zsugorodásának növekedését az egyes sejtek szintjén" - mondja Yun.
Talán a legígéretesebb az a képesség, hogy nemcsak az emberi egészség szempontjait figyeljük, hanem azokat aktívan javítsuk is, hozzáteszi: „Ezeket a lézerrel felszerelt sejteket potenciálisan fény aktiválható gyógyszerekkel is fel lehet tölteni és egy meghatározott helyre szállíthatják, ahol felhasználhatják például egy daganat megölésére. ”
