人血激光


激光照射肿瘤。插图:Alfred Pasieka / SPL

当使用“激光”一词时,许多人想象一种使用掺杂的晶体,半导体,合成染料和纯净气体的电子设备。这实际上是可选的。激光可以由普通的生物材料制成。原则上,工作激光器可以直接组装在人体内部

其实什么是激光?一种将泵浦能量转换为相干,单色,极化和窄方向辐射通量的能量的特定设计。粗略地说,需要三件事:1)能源。 2)活性介质(用于信号放大的材料); 3)谐振器(反射腔)。2011年,韩国和美国的科学家设计了

人类细胞(更确切地说是单个肾细胞)的第一束激光。作为光信号放大的介质,使用了绿色荧光蛋白(ZFB)。当被纳秒级的纳焦脉冲泵浦时,单个细胞会在窄带中产生明亮的定向激光辐射。来自具有PBS表达的293ETN真核细胞的活激光(该细胞取自人肾脏)。


插图:自然光子学,土井工程10.1038 / nphoton.2011.99。

从水母 Aequorea victoria分离出的 ZBF蛋白质在被蓝光照射时发出绿色荧光。它仍广泛用于细胞和分子生物学中以研究细胞蛋白的表达。这是一种完全安全的蛋白质,可以注入患者的血液中。因此,它可以安全地用于在人体内部产生激光辐射。

物理科学候选人许敦(谢尔曼)来自密歇根大学的Anne Arbor及其同事继续了他们前任的工作。他们发现,如果与人血细胞(即血浆)混合,不仅可以显着增强ZFB的光信号,而且还可以增强另一种常见的诊断染料吲哚菁绿(ICG)。在这种情况下,ICG与血浆中的蛋白质结合,并与它们一起产生出色的窄方向辐射通量。范旭敦说: “没有血液,只有ICG,激光根本无法工作。”



将血液与ICG的混合物放在一个小的反射筒中,并用常规激光照射,此后血液开始产生明亮的定向激光辐射。它发出的光比吲哚菁的通常荧光要亮得多,这很重要。事实是,ICG会在血管中积聚,因此带有大量血液(例如肿瘤)的血管会发光得多。因此,它是诊断恶性或良性肿瘤的极佳工具。

为了诊断,应给患者注射无害的绿色吲哚青素。然后使用传统的激光(激光指示器?)突出显示皮肤区域,并在红外范围内观察该区域。顺便说一下,普通的数码相机和智能手机可以很好地记录红外线-如果将相机镜头对准电视上的D / U遥控器,则可以看到遥控器的信号。

结果,使用家庭中的常用物品-激光笔和智能手机(和ICG)可以对癌症肿瘤进行相当准确的诊断。

为了使这成为可能,仍然有必要将技术带入头脑并制定安全程序。科学家认为,金纳米颗粒可以用作活体组织的反射腔。但是,应该进行一系列实验以确定金纳米颗粒的确切浓度和所需的激光功率。激光断层扫描实验将首先在动物身上进行。

科学工作的作者说:“最终,我们将尝试在人体中做到这一点。”他保证激光功率将低于建议的安全标准。 “您不想油炸织物。”

范教授的科研成果于2016年7月21日发表在《Optica》杂志上(顺便说一句,甚至刊登封面上) 数字),doi:10.1364 / OPTICA.3.000809。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN397387/


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