روشن کردن سلول های قلب با لیزرهای کوچک

روشن کردن سلول های قلب با لیزرهای کوچک

یک روش میکروسکوپی جدید که از لیزرهای اندازه میکرومتر استفاده می کند ، می تواند تغییرات ناشی از ضربان را در ضریب شکست سلول قلب ردیابی کند.

لیزرهایی به اندازه میکرومتر که درون سلولهای قلب قرار می گیرند می توانند ضرب و شتم این سیستم های دینامیکی را ردیابی کنند.

هیچ روش ساده ای برای تصویربرداری از سلولهای منفرد در داخل حیوانات زنده وجود ندارد. مارسل شوبرت از دانشگاه سنت اندروز ، انگلیس ، امیدوار است که روش تازه به نمایش درآمده او بتواند آن را تغییر دهد. شوبرت ماه گذشته در یک سخنرانی در کنفرانس بیوفوتونیک انجمن بینایی ، در مورد چگونگی ردیابی ضرب و شتم سلولهای قلب با استفاده از لیزرهایی به اندازه میکرومتر و نانومتر که مستقیماً در داخل سلول ها قرار دارد ، بحث کرد. لیزرها می توانند به محققان اجازه دهند پویایی سلول ها را در اعماق بافت های زنده کنترل کنند.

تصویربرداری پزشکی ، مانند سونوگرافی و ام آر آی ، به پزشکان اجازه می دهد داخل بدن را ببینند ، اما تفکیک این روش های in vivo معمولاً برای ساختن سلولهای منفرد بسیار کم است. شوبرت گفت ، تنها گزینه واقعی برای مشاهده سلول ها در موجودات زنده ، استفاده از روش های مبتنی بر فلورسانس است. در این تکنیک ها ، یک دوربین نوری را که از یک رنگ فلورسنت در سلول ها ساطع می شود ، ضبط می کند و اجازه می دهد ویژگی های سلول های جداگانه جدا شود. به عنوان مثال محققان می توانند از میکروسکوپ فلورسانس برای تصویربرداری از سلولهای مغزی داخل بدن استفاده کنند. اما استفاده از این ابزار چالش برانگیز است و برای دستیابی مستقیم بصری به بافت نیاز به بریدن تکه ای از جمجمه و جایگزینی آن استخوان با پنجره ای مانند سوراخ مانند است.

میکروسکوپ فلورسانس و همچنین ماهیت تهاجمی این ابزار برای کاربردهای in vivo ، این مشکل را دارد که به طور معمول فقط می تواند از چند لایه سلولی بیرونی یک بافت تصویربرداری کند. به عنوان مثال ، در قلب ، نور فقط در حدود 100μm بافت نفوذ می کند. شوبرت گفت: "ما واقعاً به منبع نور روشن تری نیاز داریم" ، همان چیزی است که او و همکارانش یافته اند.

شوبرت و همکارانش در آزمایش های خود ، مولکول های رنگ را مستقیماً در سلول قرار نمی دهند بلکه از یک دانه پلاستیکی به اندازه میکرومتر استفاده می کنند که با مولکول های رنگ تزریق می شود. این مهره شناخته شده است که به عنوان لیزر عمل می کند. لیزینگ به شرح زیر عمل می کند: یک مهره با نور روشن می شود و باعث فلورانس مولکول های رنگ آن می شود. به دلیل خاصیت شکست خاص مهره ، بیشتر این نور فلورسنت درون مهره گیر می کند و به دور سطح خارجی مهره می چرخد.

برای برخی از طول موج های خاص ، این نور مدور به طور سازنده ای تداخل می کند و از شدت آن می سازد. وقتی نور گردشی به یک مولکول رنگ برانگیخته برخورد می کند ، شدت آن نیز افزایش می یابد ، زیرا از انتشارات تحریک شده فوتون های اضافی به دست می آورد - درست مانند لیزر طبیعی. برخی از این نورهای گردشی به بیرون نشت می کنند و سیگنال لیزری تولید می کنند که می تواند 1000 برابر روشن تر از سیگنال حاصل از روش های معمول میکروسکوپ فلورسانس باشد و تشخیص آن را بسیار آسان می کند. این نور نشتی است که تیم در آزمایشات خود مطالعه کردند.

این تیم مهره ای را در کنار سلول قلب جدا شده موش قرار داد ، که مهره را "بلعید". هنگامی که سلول را در معرض نور قرار دادند ، مشاهده کردند که طول موج های نور لیزر با هر بار انقباض و انبساط سلول ، به سمت بالا و پایین می رود. شوبرت می گوید ، در حدود 0.03 of از هر طول موج ، این تغییرات کوچک است ، اما آنها به وضوح در طیف سنج قابل مشاهده هستند.