Los investigadores del Hospital General de Massachusetts MGH han inducido estructuras incorporadas dentro de las células individuales para producir luz láser. Las longitudes de onda de la luz emitida por estos microlasers intracelulares difieren en función de factores como el tamaño, la forma y la composición de cada microlaser, lo que permite un etiquetado preciso decélulas individuales. El informe de los investigadores ha recibido la publicación anticipada en línea en Fotónica de la naturaleza .
"Los tintes fluorescentes utilizados actualmente para la investigación y el diagnóstico médico son limitados porque emiten un espectro de luz muy amplio", explica Seok Hyun Yun, PhD, del Centro Wellman de Fotomedicina en MGH, autor correspondiente del informe ".Como resultado, solo se puede usar un puñado de tintes a la vez, ya que sus firmas espectrales se superpondrían ".
El autor principal, Matjaž Humar, PhD, también del Wellman Center, agrega: "El espectro de luz de banda estrecha emitida por estos láseres intracelulares nos permitiría etiquetar miles, en principio hasta un billón de células individualmente,y las longitudes de onda muy específicas emitidas por estos microlasers también nos permitirían medir pequeños cambios que ocurren dentro de una célula con una sensibilidad mucho mayor de lo que es posible con la fluorescencia de banda ancha ".
Estudios previos realizados por el laboratorio de Yun demostraron el primer láser basado en una célula viva, que utilizaba proteínas fluorescentes como medio de ganancia para amplificar la señal de luz. Pero este láser celular de primera generación requería una cavidad láser que consistía en un par de espejos colocados afuerala célula para generar luz láser. Para el estudio actual, Yun y Humar utilizaron pequeños objetos esféricos capaces de confinar la luz por reflexión desde sus superficies internas como microcavidades para la amplificación de la luz láser dentro de la cavidad.
Las primeras versiones utilizaron gotitas de aceite, ya sea inyectadas en células individuales o que se producen de forma natural dentro de las células grasas llamadas adipocitos, y mostraron que cualquiera podría inducir a emitir longitudes de onda específicas de luz láser al bombear energía de un láser externo a fluorescentesLos colorantes se difunden en la gotita, un proceso que produce un calentamiento mínimo de las células. Los cambios en la forma de la gotita inducidos por minúsculas alteraciones de la presión dentro de la célula alteraron los espectros de la luz emitida, y esas alteraciones se pudieron medir fácilmente.con una variedad de células, como células cancerosas, fibroblastos, macrófagos y adipocitos extraídos de la piel de los cerdos, los investigadores también indujeron a los adipocitos que residen dentro de un pedazo de piel porcina a emitir luz láser claramente visible.
La producción de luz láser dentro de microperlas fluorescentes de plástico sólido, que se incorporan fácilmente a las células, dio como resultado espectros de firma únicos basados en el tamaño y el número de perlas dentro de una célula y el tinte fluorescente utilizado. Los investigadores calcularon que sería posiblepara etiquetar células individuales con más de un billón de firmas láser diferentes, un número que coincide con el número estimado de células en el cuerpo humano.
"Una aplicación inmediata de estos láseres intracelulares podría ser estudios básicos, como comprender cómo las células se mueven y responden a fuerzas externas", dice Yun, profesor asociado de Dermatología en la Facultad de Medicina de Harvard. "Otro paso difícil será descubrir cómoutilizar la energía generada biológicamente por el movimiento mecánico o una reacción bioquímica para bombear un láser celular en un cuerpo vivo. Las células son máquinas inteligentes, y estamos interesados en explotar sus increíbles capacidades desarrollando láseres de células inteligentes que puedan encontrar enfermedades y enfermedades.enciéndalos solos. Podemos imaginar láseres completamente hechos de materiales que sean seguros para su uso dentro del cuerpo humano, que podrían permitir la detección remota dentro del cuerpo o ser utilizados en terapias con luz láser ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Hospital General de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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