Laser Darah Manusia

Penerangan laser tumor. Ilustrasi: Alfred Pasieka / SPL

Ketika kata "laser" digunakan, banyak yang membayangkan perangkat elektronik menggunakan kristal yang didoping, semikonduktor, pewarna sintetis dan gas murni. Ini sebenarnya opsional. Laser dapat dibuat dari bahan biologis biasa. Pada prinsipnya, laser yang bekerja dapat dirakit langsung di dalam tubuh manusia .

Sebenarnya, apa itu laser? Desain tertentu yang mengubah energi pompa menjadi energi fluks radiasi yang koheren, monokromatik, terpolarisasi dan diarahkan secara sempit. Secara kasar, diperlukan tiga hal: 1) sumber energi; 2) media aktif (bahan untuk amplifikasi sinyal); 3) resonator (mencerminkan rongga).

Laser pertama dari sel manusia (lebih tepatnya, dari sel ginjal tunggal) dirancang pada 2011 oleh para ilmuwan dari Korea Selatan dan Amerika Serikat. Sebagai media untuk amplifikasi sinyal optik, digunakan protein fluorescent hijau (ZFB). Ketika dipompa oleh nanojoule pulsa nanosecond, sel-sel individu menghasilkan radiasi laser directional cerah dalam pita sempit.


Laser langsung dari sel eukariotik 293ETN dengan ekspresi PBS (sel diambil dari ginjal manusia).Ilustrasi: Nature Photonics, doi: 10.1038 / nphoton.2011.99.

Protein ZBF yang diisolasi dari ubur-ubur Aequorea victoria berfluoresensi dalam kisaran hijau ketika diterangi dengan cahaya biru. Masih banyak digunakan dalam biologi seluler dan molekuler untuk mempelajari ekspresi protein seluler. Ini adalah protein yang benar-benar aman yang disuntikkan ke dalam darah pasien. Dengan demikian, dapat digunakan dengan aman untuk menghasilkan radiasi laser di dalam tubuh manusia.

Calon Ilmu Fisika Xudun (Sherman) FanAnne Arbor dan rekan-rekannya dari University of Michigan melanjutkan pekerjaan pendahulunya. Mereka menemukan bahwa secara signifikan meningkatkan sinyal optik, tidak hanya ZFB, tetapi juga pewarna diagnostik umum lainnya, indocyanine green (ICG), jika dicampur dengan sel darah manusia, yaitu dengan plasma darah. Dalam hal ini, ICG berikatan dengan protein dari plasma dan bersama-sama dengannya menghasilkan fluks radiasi yang diarahkan dengan sangat baik. "Tanpa darah, hanya ICG, laser tidak bekerja sama sekali," kata Xudun Fan.



Campuran darah dengan ICG ditempatkan dalam silinder reflektif kecil dan diterangi dengan laser konvensional, setelah itu darah mulai menghasilkan radiasi laser directional cerah. Ini bersinar jauh lebih terang daripada fluoresensi indocyanin yang biasa, dan ini penting. Faktanya adalah bahwa ICG terakumulasi dalam pembuluh darah, sehingga pembuluh dengan banyak darah - misalnya, tumor - akan bersinar lebih terang. Dengan demikian, ini adalah alat yang sangat baik untuk diagnosis tumor ganas atau jinak.

Untuk diagnosis, pasien harus disuntik dengan indocyanin hijau yang tidak berbahaya. Kemudian sorot area kulit dengan laser konvensional (laser pointer?) - dan lihat area ini dalam jangkauan inframerah. Omong-omong, kamera digital dan smartphone biasa merekam IR dengan cukup baik - jika Anda mengarahkan lensa kamera pada remote control D / U dari TV, Anda dapat melihat sinyal dari remote control.

Akibatnya, diagnosis tumor kanker yang cukup akurat dilakukan dengan menggunakan hal-hal yang biasa di rumah tangga - laser pointer dan smartphone (dan ICG).

Untuk memungkinkan hal ini, masih perlu membawa teknologi ke pikiran dan mengembangkan prosedur keselamatan. Para ilmuwan percaya bahwa nanopartikel emas dapat digunakan sebagai rongga yang memantulkan jaringan hidup. Tetapi serangkaian percobaan harus dilakukan untuk menentukan konsentrasi yang tepat dari nanopartikel emas dan kekuatan laser yang diperlukan. Eksperimen laser tomografi optik pertama akan dilakukan pada hewan.

"Pada akhirnya, kami akan mencoba melakukan ini dalam tubuh manusia," kata penulis karya ilmiah itu. Dia memastikan bahwa daya laser akan kurang dari standar keamanan yang direkomendasikan. "Kamu tidak ingin menggorengnya."

Karya ilmiah Profesor Fan diterbitkan pada 21 Juli 2016 di majalah Optica (by the way, itu bahkan diletakkan di sampul angka), doi: 10.1364 / OPTICA.3.000809.

Source: https://habr.com/ru/post/id397387/