Živý laser

Na začátku tohoto výzkumu bylo studium vztahů mezi elektronickými a biologickými systémy. Výzkum probíhal v rámci týmů na Harvardské lékařské škole a ve Všeobecné nemocnici státu Massachusetts. Vědcům se nakonec povedlo do běžné lidské buňky z ledvin vnést cizí gen z medůzy, který způsobuje tvorbu tzv. zeleně fluoreskujícího proteinu. Pokud je tento protein ozářen normálním širokospektrálním světlem, vydává velmi krátké a energeticky zesílené pulsy jednobarevného laserového světla.

Co je biologický laser?

V běžných laserech se k zesílení a celkovému "usměrnění" světla používá vhodný polovodič, krystal nebo plyn. Toto materiálové prostředí zároveň musí být uzavřeno v rezonátorové optické dutině.

V případě zmíněných biofyzikálních experimentů je médiem, které generuje a zesiluje laserové světlo, právě zeleně fluoreskující protein. Roztok, který tento protein obsahoval, vědci nejdříve umístili do asi 2,5 cm dlouhého válce. Na jeho koncích umístili zrcátka, aby se vznikající zelené světlo mohlo navíc dostatečně zesílit. Válec ozářili běžným modrým světlem a na výstupu pak získali krátké pulsy tzv. koherentního, tedy laserového světla. Tím vědci ověřili, že zeleně fluoreskujícího protein je vhodným médiem pro nový druh laseru.

Dalším krokem experimentu bylo přimět lidské embryonální ledvinové buňky k tomu, aby tuto biochemickou látku produkovali. Gen z medůzy tedy vnesli do jádra buňky. Jedinou takto vzniklou buňku pak vědci umístili mezi dvě zrcátka, která od sebe byla vzdálena pouhých 20 mikrometrů, tedy dvě setiny milimetru. Tak vznikl jednoduchý optický rezonátor. Po osvětlení modrým světlem i zde vzniklo zelené laserové světlo, které bylo vidět dokonce pouhým okem. V této fázi experimentu bylo výhodné, že buňka má kulový tvar, který posloužil jako čočka.

Světelný zesilovací efekt byl dokonce větší než v případě běžného válcového optického rezonátoru. Buňkám pak pro emitování laserového světla stačilo méně iniciačního světla, dokonce přežily několik set laserových světelných pulsů.

Praktické využití

Tento objev může vést např. k lepšímu mikroskopickému výzkumu živých tkání, do kterých nemůže proniknout vnější světlo, nebo také k cílené aktivaci léků uvnitř těla pomocí světla.

Ve vzdálené budoucnosti můžeme uvažovat i o optické komunikaci nebo o optických výpočetních systémech přímo uvnitř živých organismů.

Zdroje : Popular science, Physorg.com