美國哈佛醫學(xué)院的研究團隊向細胞中注入混合了熒光染料的油滴或脂肪液滴,然后利用短脈沖光激活熒光染料,借助油滴或脂肪液滴的光反射和增強作用,成功地將細胞變成了微型激光器。這項發(fā)表在《自然·光子學(xué)》雜志上的最新成果有助拓展光學(xué)手段在醫療診斷和治療方面的應用。
新型“細胞激光器”系統是哈佛醫學(xué)院光學(xué)物理學(xué)家尹世勛(音譯)和馬特亞希·胡瑪爾合作設計的。此前,尹世勛曾經(jīng)報告過(guò)一種產(chǎn)生激光的方法:通過(guò)基因工程技術(shù),讓細胞表達一種可發(fā)出熒光的水母蛋白質(zhì),然后將一個(gè)這樣的單細胞置于兩面鏡子之間。而《自然》雜志網(wǎng)站報道稱(chēng),他的最新研究又前進(jìn)了一步,產(chǎn)生的細胞自帶激光器。
傳統的熒光探針中包含有熒光染料和蛋白質(zhì),具有較寬的發(fā)射光譜,大約在30納米到100納米之間。這限制了可同時(shí)使用的探針的數量,因為很難將這些熒光源從組織中天然存在的分子所發(fā)出的寬光譜背景光中區分開(kāi)來(lái)。
但這種新的微激光器可以改變這一點(diǎn),布萊根婦女醫院的生物工程師杰弗里·卡普說(shuō),因為它的發(fā)射光譜比較窄,在500納米到800納米范圍內,用光來(lái)標記細胞就變得容易多了。他表示:“這項研究工作的最大意義之一就是,可以用一項技術(shù)同時(shí)追蹤數千個(gè)細胞。”
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尹世勛和胡瑪爾稱(chēng),他們甚至無(wú)需注入油滴或脂肪液滴,用不同直徑的熒光聚苯乙烯珠就可以改變波長(cháng)和標記單個(gè)細胞。從理論上講,使用具有不同光譜特性的小珠和染料的不同組合,單獨地標記人體內幾乎所有細胞應該是可能做到的。
尹世勛說(shuō):“改寫(xiě)我們對傳統激光領(lǐng)域的認知,并在這個(gè)平臺上探索新的認知,從而優(yōu)化激光器性能,這將是件有趣的、讓人非常興奮的事。”
他同時(shí)警告說(shuō),這項技術(shù)還沒(méi)有準備好應用于治療,但經(jīng)過(guò)修飾的細胞最終可用于定位目標組織,例如癌性腫瘤,并僅在該部位激活預載的光敏感的藥物。