Учени от Великобритания разработиха микролазери, които засичат единични молекули и атомни йони. Технологията отваря път към по-ранна диагностика на рак, деменция и вирусни инфекции.
Екип от Университета на Ексетър създаде първите микролазери, способни да регистрират обекти в мащаба на отделни молекули и атомни йони. Постижението може да ускори медицинските изследвания на молекулярно ниво и да подобри ранното откриване на редица заболявания.
Микролазерите представляват миниатюрни стъклени сфери с размер от около 0,1 мм – приблизително колкото човешки косъм – до 0,01 мм, колкото е дължината на бактерия. В центъра им има кухина, която играе ролята на огледало. Светлината се движи по кръгова траектория по вътрешната повърхност на сферата и остава ‘уловена’ в нея.
Този механизъм е известен като режим на ‘шепнеща галерия’. При него светлината циркулира по вътрешната граница на микросферата и реагира дори на минимални промени по повърхността ѝ. Така устройството отчита изключително малки смущения, включително присъствието на единични молекули.
Досегашни изследвания показват, че подобни микролазери могат да се въвеждат в живи клетки. Вътре в тях те действат като оптични баркодове и позволяват проследяване на клетъчното движение в организма. Това създава възможности за детайлно наблюдение на клетъчни процеси в реално време.
Новото изследване разширява приложението на технологията в областта на биосензориката. Микролазерите могат да станат част от системи тип ‘лаборатория върху чип’, които извършват бързи диагностични тестове върху минимални проби.
‘За първи път създадохме микролазери, способни да откриват материали в мащаба на отделни атоми и молекули. Това ни приближава към ново поколение устройства тип ‘лаборатория върху чип’, които могат да диагностицират рано заболявания като рак или деменция и да се използват за бързо тестване на вируси’, казва ръководителят на екипа проф. Франк Фолмер.
По думите му технологията може да позволи и откриване на фини структурни промени в протеините – задача, която в момента остава извън възможностите на съществуващите методи. Подобен напредък би подобрил разбирането за механизмите, които стоят в основата на развитието на болестите.
Изследването на Университета на Ексетър е публикувано в списание ‘Нейчър фотоникс’. Разработката поставя нови основи за микролазерна биосензорна технология и за бъдещи диагностични устройства с висока чувствителност.