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科学家制造出细胞激光器

激光拥有许多普通光不同的特征,使激光在许多领域被作为工具使用。但一般激光都需要复杂的技术和设备制造,让细胞发射出激光的想法似乎比较疯狂。科学家有时候看起来就是这么疯狂,最近有科学家真的制造出能发射激光的活细胞。这一新技术成为《自然》网站的最近头条新闻。

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科学家将含有荧光染料的油滴注射到单细胞内,用短脉冲光线激发细胞内染料产生激光。这一新技术发表在7月27日《自然光子》杂志上,该技术不仅能开发为医学诊断的方法,也具有形成治疗疾病新技术的可能。


这一技术的设计者是Seok Hyun Yun和Matjaž Humar,哈佛大学医学院的这两位光物理学家,利用油滴反射和放大光线使单细胞产生激光。Yun在2011年曾经报道过一种能产生激光的细胞,先利用基因工程技术让细胞表达荧光蛋白,然后将表达荧光蛋白的细胞放置于一对镜子中间,或者是细胞借助镜子的反射制造激光。最新这一技术更进一步,是让细胞自己独立产生激光。


在未来,这种“生物激光器”将能被进一步开发,植入活的动物体内,这能将大大提高显微镜扫描的精确度。将这种激光细胞植入身体内,可以制造出体内激光光源,帮助科学家观察组织结构和诊断疾病。


生物技术常用的荧光探针包括荧光染料和荧光蛋白,这些荧光的特点是发射比较宽的波长。这一特点导致荧光探针无法同时使用许多类型。例如我们可以选择绿色、红色和蓝色的荧光,其实同样是红色,其波长有非常多的类型。因为每个探针都是多种波长组成的混合光线,因此我们只能选择很少几类荧光作为工具。例如我们比较常用的荧光免疫组织化学,你一次用三种颜色标记三种不同蛋白就非常不错了。


激光能解决这个尴尬的问题,因为激光的特点就是非常窄的波长,这样理论上,我们可以同时追踪非常大量不同的目标分子。而且也能大大提高检测的灵敏度。波士顿布里格姆妇女医院生物工程学家Jeffrey Karp对该技术大加赞赏,认为是解决了用一种技术同时示踪数千种目标分子的伟大发明。


最新报道的这一技术核心是将含有荧光的聚苯乙烯滴注射到细胞内,可通过改变聚苯乙烯滴直径获得不同发射波长的激光。理论上组合不同的聚苯乙烯滴和不同波长的染料,能用不同波长光线标记人体所有的细胞。


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