Lasermittaus elävien solujen voimista ja kuvia aivoista

Tutkijat ovat kehittäneet pieniä, taipuisia lasereita, joita voidaan käyttää elävien solujen sisäisten voimien mittaamiseen. Uudet laserit voisivat auttaa valaisemaan erilaisia biologisia prosesseja, mukaan lukien varhaiseen kehitykseen ja kasvaimen etenemiseen liittyviä prosesseja.

”Solujen sisäisillä ja välisillä biologisilla voimilla on tärkeä rooli monissa sairauksissa”, sanoo tutkimusryhmän johtaja Marcel Schubert Kölnin yliopistosta. ”Esimerkiksi kun syöpäsolut tunkeutuvat kudokseen, niiden on puristuttava muiden solujen läpi. Pienet laserimme mahdollistavat voimien mittaamisen yksittäisten solujen mittakaavassa, mikä on aiemmin ollut erittäin vaikeaa saavuttaa.”

Tutkimusjulkaisussaan tutkijat esittelevät uusia pallomaisia kuiskaavia galleriatilassa toimivia mikrohelmilasereitaan, joiden läpimitta on vain 20 mikronia. Kuiskausten galleriatilassa toimivat laserit vangitsevat valon ympyränmuotoisiin ratoihin – tässä tapauksessa pienen, fluoresoivalla väriaineella seostetun elastomeerihelmen sisään – missä valo kiertää ja vahvistuu, kunnes se emittoi koherenttia laservaloa.

Tutkijat osoittivat, että mikrolaserin emission spektriominaisuudet muuttuvat suoraan verrannollisesti käytettyyn ulkoiseen voimaan, mikä mahdollistaa jopa 50 nanonewtonin voimamittaukset. Tämä on verrattavissa voimiin, joita solu voi kohdistaa vetäessään toista solua tai sen ympäröivää matriisia.

MIT:n tutkijat puolestaan löysivät optisen fysiikan paradoksaalisen ilmiön, joka voisi mahdollistaa uuden biokuvantamismenetelmän, joka on nopeampi ja tarkempi kuin nykyinen teknologia. He havaitsivat, että itseorganisoituva "kynäsäde" -laser voisi auttaa tiedemiehiä suunnittelemaan aivoihin kohdistuvia hoitoja

Käyttämällä tätä itseorganisoituvaa kynäsädettä tutkijat ottivat ihmisen veri-aivo esteestä 3D-kuvia 25 kertaa nopeammin kuin kultaisella standardimenetelmällä säilyttäen samalla vertailukelpoisen resoluution.

Näyttämällä yksittäisten solujen imeytyvän lääkkeitä reaaliajassa, tämä teknologia voisi auttaa tutkijoita testaamaan, saavuttavatko uudet neurodegeneratiivisten sairauksien, kuten Alzheimerin taudin tai ALS:n, lääkkeet aivojen kohteet nopeammin ja tarkemmin.

Aiheesta aiemmin:

Kvanttianturit liikkeeseen solun sisällä

Kuituoptinen elektronitykki ja voima-anturi