ليزر الدم البشري

إضاءة الورم بالليزر. رسم توضيحي: ألفريد باسيكا / SPL

عند استخدام كلمة "ليزر" ، يتصور الكثير جهازًا إلكترونيًا يستخدم البلورات المخدرة وأشباه الموصلات والأصباغ الاصطناعية والغازات المنقاة. هذا اختياري بالفعل. يمكن تصنيع الليزر من مواد بيولوجية عادية. من حيث المبدأ ، يمكن تجميع الليزر العامل مباشرة داخل جسم الإنسان .

في الواقع ، ما هو الليزر؟ تصميم معين يحول طاقة المضخة إلى طاقة تدفق إشعاعي متماسك ، أحادي اللون ، مستقطب وموجه بشكل ضيق. بشكل تقريبي ، هناك حاجة إلى ثلاثة أشياء: 1) مصدر للطاقة. 2) وسط نشط (مادة لتضخيم الإشارة) ؛ 3) مرنان (يعكس التجويف).

تم تصميم أول ليزر من الخلايا البشرية (بشكل أكثر دقة ، من خلية كلية واحدة) في عام 2011 من قبل علماء من كوريا الجنوبية والولايات المتحدة. كوسيلة لتضخيم الإشارة الضوئية ، تم استخدامه بروتين الفلورسنت الأخضر (ZFB). عندما يتم ضخها بواسطة نبضات نانو ثانية نانوية ، تولد الخلايا الفردية إشعاع ليزر اتجاهي ساطع في نطاق ضيق.


الليزر الحي من خلية حقيقية النواة 293ETN مع تعبير عن برنامج تلفزيوني (تم أخذ الخلية من كلية بشرية).توضيح: Nature Photonics، doi: 10.1038 / nphoton.2011.99. يتألق

بروتين ZBF المعزول من قنديل البحر Aequorea victoria في النطاق الأخضر عندما يضاء بالضوء الأزرق. لا يزال يستخدم على نطاق واسع في علم الأحياء الخلوي والجزيئي لدراسة تعبير البروتينات الخلوية. هذا بروتين آمن تمامًا يتم حقنه في دم المريض. وبالتالي ، يمكن استخدامه بأمان لتوليد إشعاع الليزر داخل جسم الإنسان.

مرشح العلوم الفيزيائية Xudun (شيرمان) مروحةواصلت آن أربور وزملاؤها من جامعة ميشيغان عمل أسلافهم. ووجدوا أن تعزيز الإشارة الضوئية بشكل ملحوظ ، ليس فقط ZFB ، ولكن أيضًا صبغة تشخيصية شائعة أخرى ، أخضر إندوسيانين (ICG) ، إذا تم مزجها مع خلايا الدم البشرية ، وبالتحديد مع بلازما الدم. في هذه الحالة ، يرتبط ICG بالبروتينات من البلازما ومعها يولد تدفق إشعاعي ممتاز ضيق موجه. قال Xudun Fan "بدون دم ، فقط ICG ، الليزر لا يعمل على الإطلاق" .



يتم وضع خليط من الدم مع ICG في أسطوانة عاكسة صغيرة وإضاءة بالليزر التقليدي ، وبعد ذلك يبدأ الدم في توليد إشعاع ليزر اتجاهي ساطع. يضيء أكثر إشراقًا من مضان الإندوسيانين المعتاد ، وهذا مهم. والحقيقة هي أن ICG يتراكم في الأوعية الدموية ، بحيث تتوهج الأوعية التي تحتوي على الكثير من الدم - على سبيل المثال ، الأورام - أكثر إشراقًا. وبالتالي ، فهي أداة ممتازة لتشخيص الأورام الخبيثة أو الحميدة.

للتشخيص ، يجب حقن المريض بالإندوسيانين الأخضر غير الضار. ثم قم بتمييز منطقة الجلد باستخدام ليزر تقليدي (مؤشر ليزر؟) - وانظر إلى هذه المنطقة في نطاق الأشعة تحت الحمراء. بالمناسبة ، تسجل الكاميرات الرقمية العادية والهواتف الذكية الأشعة تحت الحمراء بشكل جيد - إذا قمت بتوجيه عدسة الكاميرا إلى جهاز التحكم عن بعد D / U من التلفزيون ، يمكنك رؤية الإشارة من جهاز التحكم عن بعد.

ونتيجة لذلك ، يتم إجراء تشخيص دقيق إلى حد ما للأورام السرطانية باستخدام الأشياء المعتادة في المنزل - مؤشر الليزر والهاتف الذكي (و ICG).

ولتحقيق ذلك ، لا يزال من الضروري جلب التكنولوجيا إلى العقل وتطوير إجراءات السلامة. يعتقد العلماء أن جزيئات الذهب النانوية يمكن استخدامها كتجويف عاكس في الأنسجة الحية. ولكن يجب إجراء سلسلة من التجارب لتحديد التركيز الدقيق للجسيمات النانوية الذهبية وقوة الليزر المطلوبة. سيتم أولاً إجراء تجارب التصوير المقطعي بالليزر الضوئية على الحيوانات.

يقول مؤلف العمل العلمي: "في النهاية ، سنحاول القيام بذلك في جسم الإنسان". ويؤكد أن طاقة الليزر ستكون أقل من معايير السلامة الموصى بها. "أنت لا تريد أن تقلى القماش."

تم نشر العمل العلمي للبروفيسور فان في 21 يوليو 2016 في مجلة Optica (بالمناسبة ، تم وضعه على الغلاف أرقام) ، دوى: 10.1364 / OPTICA.3.000809.

Source: https://habr.com/ru/post/ar397387/