Laser de sang humain

Éclairage laser de la tumeur. Illustration: Alfred Pasieka / SPL

Lorsque le mot «laser» est utilisé, beaucoup imaginent un appareil électronique utilisant des cristaux dopés, des semi-conducteurs, des colorants synthétiques et des gaz purifiés. C'est en fait facultatif. Les lasers peuvent être fabriqués à partir de matériel biologique ordinaire. En principe, les lasers de travail peuvent être assemblés directement à l'intérieur du corps humain .

En fait, qu'est-ce qu'un laser? Une certaine conception qui convertit l'énergie de la pompe en énergie d'un flux de rayonnement cohérent, monochromatique, polarisé et étroitement dirigé. En gros, trois choses sont nécessaires: 1) une source d'énergie; 2) milieu actif (matériau pour l'amplification du signal); 3) résonateur (cavité réfléchissante).

Le premier laser à partir de cellules humaines (plus précisément, à partir d'une seule cellule rénale) a été conçu en 2011 par des scientifiques sud-coréens et américains. En tant que milieu pour l'amplification du signal optique, il a été utilisé une protéine fluorescente verte (ZFB). Lorsqu'elles sont pompées par des impulsions nanosecondes de nanojoules, les cellules individuelles génèrent un rayonnement laser directionnel brillant dans une bande étroite.


Laser vivant d'une cellule eucaryote 293ETN avec expression de PBS (la cellule a été prélevée sur un rein humain).Illustration: Nature Photonics, doi: 10.1038 / nphoton.2011.99

La protéine ZBF isolée de la méduse Aequorea victoria est fluorescente dans la gamme verte lorsqu'elle est éclairée par la lumière bleue. Il est encore largement utilisé en biologie cellulaire et moléculaire pour étudier l'expression des protéines cellulaires. Il s'agit d'une protéine totalement sûre qui est injectée dans le sang du patient. Ainsi, il peut être utilisé en toute sécurité pour générer un rayonnement laser à l'intérieur du corps humain.

Candidat aux sciences physiques Fan de Xudun (Sherman)Anne Arbour et ses collègues de l'Université du Michigan ont poursuivi le travail de leurs prédécesseurs. Ils ont constaté que l'amélioration du signal optique, non seulement le ZFB, mais aussi un autre colorant de diagnostic commun, le vert d'indocyanine (ICG), s'il était mélangé avec des cellules sanguines humaines, à savoir avec du plasma sanguin. Dans ce cas, l'ICG se lie aux protéines du plasma et génère avec elles un excellent flux de rayonnement étroitement dirigé. "Sans sang, juste ICG, le laser ne fonctionne pas du tout", a expliqué Xudun Fan.



Un mélange de sang et d'ICG est placé dans un petit cylindre réfléchissant et illuminé avec un laser conventionnel, après quoi le sang commence à générer un rayonnement laser directionnel brillant. Elle brille beaucoup plus brillante que la fluorescence habituelle de l'indocyanine, et c'est important. Le fait est que l'ICG s'accumule dans les vaisseaux sanguins, de sorte que les vaisseaux contenant beaucoup de sang - par exemple, des tumeurs - brillent beaucoup plus. C'est donc un excellent outil pour le diagnostic des tumeurs malignes ou bénignes.

Pour le diagnostic, le patient doit recevoir une injection d'indocyanine verte inoffensive. Mettez ensuite en évidence la zone cutanée avec un laser conventionnel (pointeur laser?) - et regardez cette zone dans la plage infrarouge. Soit dit en passant, les appareils photo numériques et les smartphones ordinaires enregistrent assez bien l'IR - si vous pointez l'objectif de l'appareil photo vers la télécommande D / U du téléviseur, vous pouvez voir le signal de la télécommande.

En conséquence, un diagnostic assez précis des tumeurs cancéreuses est effectué en utilisant les choses habituelles à la maison - un pointeur laser et un smartphone (et ICG).

Pour rendre cela possible, il faut encore penser à la technologie et développer des procédures de sécurité. Les scientifiques pensent que les nanoparticules d'or peuvent être utilisées comme cavité réfléchissante dans les tissus vivants. Mais une série d'expériences devrait être menée pour déterminer la concentration exacte de nanoparticules d'or et la puissance laser requise. Des expériences de tomographie optique laser seront d'abord menées sur des animaux.

"En fin de compte, nous allons essayer de le faire dans le corps humain", explique l'auteur des travaux scientifiques. Il assure que la puissance du laser sera inférieure aux normes de sécurité recommandées. "Vous ne voulez pas faire frire le tissu."

Le travail scientifique du professeur Fan a été publié le 21 juillet 2016 dans le magazine Optica (au fait, il a même été mis en couverture chiffres), doi: 10.1364 / OPTICA.3.000809.

Source: https://habr.com/ru/post/fr397387/