研究人员用人类细胞制成生物激光发生器

2011-6-13 11:33 来源: 中国科学院
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  提到激光,人们通常会想到各种机械激光发生器,而美国研究人员6月12日在英国《自然—光子学》(Nature Photonics)杂志上报告说,他们首次利用人类细胞制成了生物激光发生器,也就是用活生生的细胞来产生激光。

  产生激光通常要有3个要素,第一是光源,第二是受激产生激光的“增益介质”,第三是将所产生的光聚拢到一起的“光学共振腔”。过去,人们都是利用有特殊性质的晶体来充当增益介质,而美国马萨诸塞综合医院的研究人员却发现,可以利用细胞来充当增益介质。

  研究人员对一些人体肾细胞进行改造,使其能够产生一种绿色荧光蛋白。这种绿色荧光蛋白发现自会发光的水母,只要用蓝光照射,它就会发出绿色荧光。研究人员将这样的一个肾细胞放在由两面微小镜子组成的光学共振腔中,共振腔的宽度只有20微米。在用蓝光照射后,光学共振腔中果然放射出了激光。虽然这种激光很微弱,但能被清晰地探测到,而用于生成激光的这个细胞仍然存活。

  参与研究的马尔特·加特说,这一成果源于好奇心。由于此前激光均由各种机械装置生成,他和同事就想,“为什么自然界中没有生物能制造激光”,产生了用细胞组织试试看的念头,结果显示这是有可能实现的。

  对于这项成果的应用前景,研究人员提出了几种可能。首先,由于不同的细胞结构所产生的激光在光学性质上有差异,可以通过分析最后得到的光,来研究细胞和机体组织;第二,目前医学上有一种光动力疗法,可把对光敏感的药物送到要医治的机体部位,然后用光照来激发药效,如果在这种疗法中能用上“细胞激光器”,也许可以增进疗效。

  不过研究人员也表示,要完全实现在机体组织内部产生激光,还要解决一个问题,即如何在机体组织内形成一个光学共振腔,而不是像本次研究那样利用外部的两面小镜子。