Laser de sangue humano

Iluminação a laser do tumor. Ilustração: Alfred Pasieka / SPL

Quando a palavra "laser" é usada, muitos imaginam um dispositivo eletrônico usando cristais dopados, semicondutores, corantes sintéticos e gases purificados. Isso é realmente opcional. Lasers podem ser feitos de material biológico comum. Em princípio, os lasers de trabalho podem ser montados diretamente dentro do corpo humano .

Na verdade, o que é um laser? Um certo projeto que converte a energia da bomba em energia de um fluxo de radiação coerente, monocromático, polarizado e direcionado por pouco. Grosso modo, são necessárias três coisas: 1) uma fonte de energia; 2) meio ativo (material para amplificação do sinal); 3) ressonador (cavidade refletora).

O primeiro laser de células humanas (mais precisamente, de uma única célula renal) foi projetado em 2011 por cientistas da Coréia do Sul e dos Estados Unidos. Como meio de amplificação do sinal óptico, foi utilizada a proteína fluorescente verde (ZFB). Quando bombeadas por pulsos de nanojoule de nanossegundos, as células individuais geram radiação laser direcionada brilhante em uma faixa estreita.


Laser vivo de uma célula eucariótica 293ETN com expressão de PBS (a célula foi retirada de um rim humano).Ilustração: Nature Photonics, doi: 10.1038 / nphoton.2011.99

A proteína ZBF isolada da água-viva Aequorea victoria fluorescente na faixa verde quando iluminada com luz azul. Ainda é amplamente utilizado na biologia celular e molecular para estudar a expressão de proteínas celulares. Esta é uma proteína completamente segura que é injetada no sangue do paciente. Assim, pode ser usado com segurança para gerar radiação laser dentro do corpo humano.

Candidato de Ciências Físicas Xudun (Sherman) FanAnne Arbor e colegas da Universidade de Michigan continuaram o trabalho de seus antecessores. Eles descobriram que melhorar significativamente o sinal óptico, não apenas o ZFB, mas também outro corante diagnóstico comum, o indocianina verde (ICG), se misturado com células sanguíneas humanas, ou seja, com plasma sanguíneo. Nesse caso, o ICG se liga às proteínas do plasma e, juntamente com elas, gera um excelente fluxo de radiação direcionado de maneira estreita. "Sem sangue, apenas ICG, o laser não funciona", disse Xudun Fan.



Uma mistura de sangue com ICG é colocada em um pequeno cilindro refletivo e iluminada com um laser convencional, após o qual o sangue começa a gerar radiação laser direcionada brilhante. Brilha muito mais brilhante que a fluorescência usual da indocianina, e isso é importante. O fato é que o ICG se acumula nos vasos sanguíneos, de modo que os vasos com muito sangue - por exemplo, tumores - brilham muito mais. Assim, é uma excelente ferramenta para o diagnóstico de tumores malignos ou benignos.

Para o diagnóstico, o paciente deve ser injetado com indocianina verde inofensiva. Em seguida, realce a área da pele com um laser convencional (ponteiro laser?) - e observe esta área na faixa de infravermelho. A propósito, câmeras digitais e smartphones comuns detectam IR muito bem - se você apontar a lente da câmera para o controle remoto D / U da TV, poderá ver o sinal do controle remoto.

Como resultado, é realizado um diagnóstico bastante preciso dos tumores cancerígenos, usando as coisas comuns da casa - um ponteiro laser e um smartphone (e ICG).

Para tornar isso possível, ainda é necessário trazer tecnologia à mente e desenvolver procedimentos de segurança. Os cientistas acreditam que as nanopartículas de ouro podem ser usadas como uma cavidade refletora nos tecidos vivos. Mas uma série de experimentos deve ser realizada para determinar a concentração exata de nanopartículas de ouro e a potência necessária do laser. Experimentos de tomografia óptica a laser serão realizados primeiro em animais.

"Por fim, tentaremos fazer isso no corpo humano", diz o autor do trabalho científico. Ele garante que a potência do laser será menor que os padrões de segurança recomendados. "Você não quer fritar o tecido."

O trabalho científico do Professor Fan foi publicado em 21 de julho de 2016 na revista Optica (a propósito, foi até colocado na capa números), doi: 10.1364 / OPTICA.3.000809.

Source: https://habr.com/ru/post/pt397387/