Физики и биологи построили крошечный лазер, взяв за основу живую человеческую клетку. Авторы инновации полагают, что она пригодится не столько в технике, сколько в медицине и биологии.

Рис. 1. Так биологический лазер выглядит под
микроскопом. Его пучок имеет пятнистое сечение
(фото Malte C. Gather, Seok Hyun Yun/Nature Photonics).

Исследователи из медицинской школы Гарварда (HMS) методами генной инженерии создали человеческие эмбриональные клетки почки, производящие медузий зелёный флуоресцентный белок (он присутствовал по всей клетке). Затем учёные поместили одну такую клетку между двух зеркал, получив оптический резонатор поперечником в 20 микрометров.

Когда клетку через микроскоп освещали наносекундными импульсами голубого света (в качестве накачки), она испускала направленный когерентный лазерный луч зелёного цвета. Пучок был довольно слабый, но всё же видимый невооружённым глазом. При этом клетка не была повреждена и оставалась живой даже после длительной работы в роли лазера.

Рис. 2. Схема живого лазера
(иллюстрация Malte C. Gather, Seok
Hyun Yun/Nature Photonics).

Яркость свечения живого лазера была на порядок выше естественной флуоресценции медузы, сообщают исследователи.

Так впервые в мире было получено лазерное излучение от биологического материала как активной среды.

Авторы эксперимента считают, что в будущем учёные могли бы создавать живые лазеры для изучения клеток, рассказывает Nature. Ведь параметры выходящего пучка света зависят от структуры клетки и набора белков внутри неё.

Кроме того, в дальнейшем оптический резонатор можно будет попробовать интегрировать в саму клетку. Тогда биологические лазеры могли бы работать уже не в пробирке, а в составе живого организма (кстати, имплантируемые светодиоды для накачки таких клеточных лазеров уже существуют).

Светящиеся «лазерные клетки», сидящие в глубине ткани, могли бы использоваться для диагностики и терапии.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Malte C. Gather & Seok Hyun Yun Single-cell biological lasers. – Nature Photonics. – 2011. – doi:10.1038/nphoton.2011.99; Published online 12 June 2011.