برای درک بهتر اتفاقات درون سلول، به لیزرهای بسیار کوچکی نیاز است. محققان با استفاده از نانوذرات اقدام به ساخت چنین لیزرهایی کرده‌اند.
ساخت لیزر با نانوذرات برای مطالعات درون سلولی
در طیف وسیعی از وسایل روزمره از لیزر استفاده می‌شود، لیزرهایی که از توان مولکول‌های نور، یعنی فوتون‌ها، به‌منظور ایجاد پرتوهای نور بسیار متمرکز استفاده می‌کنند و این باریکه نور برای انجام کارهای معمول مانند اسکن بارکد استفاده می‌شود.
از آنجا که تحقیقات زیست‌حسگری و تصویربرداری زیستی به دنبال مشاهده نواحی بسیار عمیق بافت بوده، لازم است تا دستگاه‌های لیزر کوچک‌سازی شده و داخل سلول مورد استفاده قرار گیرند، لیزر با چالش‌های مهمی در کاربردهای زیستی در مقیاس نانو روبرو است.
در مقاله جدیدی که به‌تازگی در Nature Communications منتشر شده است، دانشمندان نشان دادند که چگونه مفهوم لیزر میکروحفره می‌تواند منجر به تولید لیزری می‌شود که از نظر انرژی مقرون به صرفه بوده و در عین حال برای کاربر بی‌خطر است و همچنین به توان پمپ کم نیاز دارد.
جیاجیا ژو، نویسنده مسئول این مقاله، از دانشگاه فناوری سیدنی (UTS) می‌گوید که در حالت عادی، توان کم پمپ برای ایجاد لیزر به کمک نانوذرات کافی نیست، اما این تیم تحقیقاتی قادر به کنترل نشر لومینسانس در داخل هر نانوذره بوده تا با یکدیگر برهم‌کنش داشته باشند، به طوری که الکترون‌ها می‌توانند در سطح انرژی خاصی جمع شوند.
جیاجیا ژو می‌گوید: «این بدان معناست که حتی در پمپاژ با توان بسیار، نانوذرات توانایی ایجاد لیزر و نشر نور را خواهند داشت، در حقیقت ما در این پروژه نشان دادیم که آستانه پمپاژ در مقایسه با آنچه که معمولاً اتفاق می‌افتد، صد برابر کاهش یافته است.»
این تیم تحقیقاتی همچنین مجبور شدند سطح اتصال ماتریس نانوذرات را به‌گونه‌ای مهندسی کنند تا یک سطح حفره‌دار با یک لایه یکنواخت ایجاد شود.
جیاجیا ژو می‌افزاید: «به‌طور بالقوه می‌توان لیزر میکروحفره مادون قرمز نزدیک (NIR) را در بافت‌های ضخیم و سلول‌های منفرد برای درک شاخص‌های محیطی مانند دما، pH و ضریب شکست قرار داد. نظارت بر تغییر این شاخص‌ها می‌تواند وضعیت سلامتی بافت‌ها یا سلول‌ها را در اختیار ما قرار دهد که در حوزه تشخیص بیماری در مراحل اولیه اهمیت زیادی دارد.»
پروفسور دایونگ جین، نویسنده ارشد این مقاله و مدیر موسسه مواد و تجهیزات زیست پزشکی UTS می‌گوید که این کشف، نویدبخش اتفاقات خوبی برای کاربردهای زیستی لیزرهای حاوی نانوذرات است.
جین می‌افزاید: «من فکر می‌کنم این دستاورد گامی رو به جلو برای تحقق بخشیدن به رویایی است که در آن از لیزر درست همان‌طور که در نمایش اسلایدهای پاورپوینت استفاده می‌کنیم، به‌عنوان یک دستگاه کوچک در داخل سلول نیز استفاده کنیم. با این کار لیزر را به نقطه مورد هدایت می‌کنیم و داخل آن محل را مورد تابش قرار می‌دهیم.»
