Láser de sangre humana

Iluminación láser del tumor. Ilustración: Alfred Pasieka / SPL

Cuando se usa la palabra "láser", muchos imaginan un dispositivo electrónico que utiliza cristales dopados, semiconductores, colorantes sintéticos y gases purificados. Esto es realmente opcional. Los láseres pueden estar hechos de material biológico ordinario. En principio, los láseres de trabajo pueden ensamblarse directamente dentro del cuerpo humano .

En realidad, ¿qué es un láser? Un cierto diseño que convierte la energía de la bomba en la energía de un flujo de radiación coherente, monocromático, polarizado y estrechamente dirigido. En términos generales, se necesitan tres cosas: 1) una fuente de energía; 2) medio activo (material para amplificación de señal); 3) resonador (cavidad reflectora).

El primer láser de células humanas (más precisamente, de una sola célula de riñón) fue diseñado en 2011 por científicos de Corea del Sur y Estados Unidos. Como medio para la amplificación de la señal óptica, se utilizó proteína verde fluorescente (ZFB). Cuando son bombeadas por pulsos de nanojulios de nanosegundos, las células individuales generan radiación láser direccional brillante en una banda estrecha.


Láser vivo de una célula eucariota 293ETN con expresión de PBS (la célula se extrajo de un riñón humano).Ilustración: Nature Photonics, doi: 10.1038 / nphoton.2011.99

La proteína ZBF aislada de la medusa Aequorea victoria fluoresce en el rango verde cuando se ilumina con luz azul. Todavía se usa ampliamente en biología celular y molecular para estudiar la expresión de proteínas celulares. Esta es una proteína completamente segura que se inyecta en la sangre del paciente. Por lo tanto, se puede usar de forma segura para generar radiación láser dentro del cuerpo humano.

Candidato de Ciencias Físicas Xudun (Sherman) FanAnne Arbor y sus colegas de la Universidad de Michigan continuaron el trabajo de sus predecesores. Descubrieron que mejorar significativamente la señal óptica, no solo el ZFB, sino también otro colorante de diagnóstico común, el verde de indocianina (ICG), si se mezcla con células sanguíneas humanas, es decir, con plasma sanguíneo. En este caso, el ICG se une a las proteínas del plasma y, junto con ellas, genera un excelente flujo de radiación estrechamente dirigido. "Sin sangre, solo ICG, el láser no funciona en absoluto", dijo Xudun Fan.



Se coloca una mezcla de sangre con ICG en un pequeño cilindro reflectante y se ilumina con un láser convencional, después de lo cual la sangre comienza a generar radiación láser direccional brillante. Brilla mucho más que la fluorescencia habitual de la indocianina, y esto es importante. El hecho es que ICG se acumula en los vasos sanguíneos, por lo que los vasos con mucha sangre, por ejemplo, tumores, brillarán mucho más. Por lo tanto, es una excelente herramienta para el diagnóstico de tumores malignos o benignos.

Para el diagnóstico, el paciente debe ser inyectado con indocianina verde inofensiva. Luego resalte el área de la piel con un láser convencional (¿puntero láser?) Y observe esta área en el rango infrarrojo. Por cierto, las cámaras digitales y los teléfonos inteligentes normales graban IR bastante bien: si apunta la lente de la cámara al control remoto D / U desde el televisor, puede ver la señal del control remoto.

Como resultado, se realiza un diagnóstico bastante preciso de tumores cancerosos utilizando las cosas habituales en el hogar: un puntero láser y un teléfono inteligente (e ICG).

Para que esto sea posible, aún es necesario traer la tecnología a la mente y desarrollar procedimientos de seguridad. Los científicos creen que las nanopartículas de oro se pueden usar como cavidad reflectante en el tejido vivo. Pero se debe realizar una serie de experimentos para determinar la concentración exacta de nanopartículas de oro y la potencia láser requerida. Los experimentos de tomografía óptica con láser se realizarán primero en animales.

"En última instancia, intentaremos hacer esto en el cuerpo humano", dice el autor del trabajo científico. Asegura que la potencia del láser será menor que los estándares de seguridad recomendados. "No quieres freír la tela".

El trabajo científico del profesor Fan se publicó el 21 de julio de 2016 en la revista Optica (por cierto, incluso se puso en la portada números), doi: 10.1364 / OPTICA.3.000809.

Source: https://habr.com/ru/post/es397387/