Лазеры, ключ к оптическим коммуникациям, хранению данных, и хозяину другой современной технологии, обычно делаются из неодушевленных твердых частиц, жидкостей или газов. Теперь, пара ученых развила то, что могло быть первым в мире биологическим лазером. Встроенный в единственную клетку, лазер мог бы однажды использоваться для основанной на свете терапии, возможно убивая раковые клетки глубоко в органе.Изобретенный чуть более чем 50 лет назад, лазер является по существу легким усилителем.
Это работает «насосными» атомами или молекулами в газе, жидкости или теле в более энергичное государство, обычно электрически, химически, или с другим лазером. После того, как накачанный, один из «взволнованных» атомов в конечном счете разложит и испустит фотон, и этот фотон начнет опрокидывать другие атомы от их возбужденных состояний, выпуская поток новых фотонов в процессе. Эти фотоны усиливают свои числа далее путем подпрыгивания назад и вперед между двумя зеркалами, одно из которых только частично посеребрено, который освобождает часть света в характерно сосредоточенном луче.Физики Мэйлт Гэтэр и Сэок-Хюнь Юнь из Медицинской школы Гарварда в Бостоне теперь выяснили, как тиражировать этот процесс в живую клетку. «В начале нашей работы мотивация для рассмотрения биолазеров была главным образом научным любопытством», говорит Гэтэр. «Это было время [в прошлом году], когда лазер праздновал свою 50-ю годовщину.
Мы поняли, что несмотря на то, что люди посмотрели на многие различные типы материалов для лазеров, биологические сущности не играли главную роль».Ключ для Сбора и биолазер Юня является зеленым флуоресцентным протеином (GFP), молекула, оказавшаяся бесконечно полезной для биологов начиная с ее открытия у медузы Aequorea victoria в начале 1960-х, частично потому что живые клетки могут быть так легко запрограммированы для производства его.
Соберитесь и Юнь сделал это с клетками, полученными из человеческой почки, добавив ДНК, кодирующую для GFP. Исследователи тогда поместили некоторые клетки, производящие GFP между двумя зеркалами всего ширина одной клетки обособленно.Для излучения когерентного света GFP в клетках должен был быть накачан с другим лазером, тот, посылающий пульс синего света в низкой энергии приблизительно 1 наноджоуля. Обычно, синий свет просто заставил бы GFP в клетках флуоресцировать — т.е. излучать свет беспорядочно во всех направлениях.
Но в трудной каверне, свет подпрыгнул назад и вперед, усилив эмиссию от GFP до последовательного зеленого луча, исследователи сообщают онлайн сегодня по своей природе о Фотонике.Кингдонг Чжен, материаловед из университета Джона Хопкинса в Балтиморе, Мэриленд, предполагает, что такие биолазеры могли найти использование в новых типах датчиков или в основанной на свете терапии, в которой свет используется, например, для уничтожения раковых клеток путем вызова уже примененных лекарств в действие. «Это – хорошая обрабатываемая деталь», говорит он.Соберитесь и Юнь также интересуются терапевтическими возможностями их устройства.
И несмотря на то, что биолазер находится все еще на его ранних стадиях развития, они размышляют, что в долгосрочной перспективе это могло бы также помочь основе оптического коммуникационного изменения от неодушевленных электронных устройств до биотехнологии. Это, Соберитесь, говорит, упростил бы разрабатывать прямые интерфейсы человека к машине, в которых нейроны мозга сигнализируют свое действие со вспышками лазерного света, чтобы быть пойманными внешним устройством. Такая трансгрессия могла бы позволить инвалидам использовать компьютеры без мыши или клавиатуры, например.
Но возможно самый интригующий аспект биолазера прибывает из его свойственно живущей природы. В некоторых типах стандартного лазера излучающая когерентный свет среда ухудшается в течение долгого времени, пока это не прекращает работать должным образом.
С биолазерами, однако, клетки могут все время делать новый GFP. «Мы могли бы быть в состоянии сделать лазеры самозаживления», Соберитесь, говорит.