Nature子刊：生物激光器“点亮”细胞，有望破解癌变机理

哈佛大学的研究人员近期研发了一种生物激光器，可以植入细胞，让细胞内部发光，检测细胞结构和癌变细胞的病理变化。这项技术能应用于医疗领域，特别是破解癌细胞如何转移的机制。

激光束，由带电原子之间级联激发产生，这些连锁反应通常借助内衬反射镜，让光束来回穿梭，从而形成光束。依据此原理，哈佛大学医学院的两位光物理学家Andy Seok-Hyun Yun和Matjaž Humar研发一种“生物激光器”，可植入人体细胞。借助激光器发出的激光的波长、颜色等指标，科研人员可以监测到细胞的变化、结构和疾病的诊断。

生物激光器

这种激光装置可以是由油滴制成软球体或者是聚苯乙烯固体珠制成的硬球体。液滴和珠子表面的相互作用能够让他们的内壁类似于镜子从而发出特定频率的光。

研究人员将这些微观镜子加上荧光染料分子。利用短频的光脉冲激发荧光染料，这些镜子就会发出激光。试验中，这些细胞内置微型激光器能够“点亮”猪皮细胞和人类肿瘤细胞。每一个小装置仅仅产生低于1.8华氏度（1℃）微不足道的热量，对细胞安全。

激光被用应用于医疗已经有一定历史，例如，激光刺激药物发挥药效。激光用于扫描出现病痛的部位，例如蛀牙或癌症。然而，这些医学应用的一个主要限制条件是：它们只能应用于光线通过穿透的地方。

相比之下，新技术将激光植入细胞内，从而使激光能够应用于体内多个部位。此外，植入细胞内的激光对细胞内部环境比较敏感。通过分析这些微型激光器发出光的波长变化，可以反映出细胞发生了什么变化。例如，可以测量细胞骨架的力度。

监测细胞内环境有助于癌症研究

癌症晚期，癌细胞通常会扩散至全身，这个过程称为转移。转移的过程中，细胞骨架会发生变化。这种变化会通过新技术监测到，研究人员可以借此分析癌细胞是如何转移，如何挤压其他组织、细胞。监测肿瘤细胞不同阶段的力学性能可能会给生物医学家们灵感，破解癌细胞如何转移的机制。

研究人员还发现，激光器发出的光的颜色很大程度上取决于他们的直径以及所带染料的颜色。科学家表示，可以开发出能发射约2000亿独特的激光标记物，每个标记物由不同大小和染料的珠子组成。

这样的标记物能够利于研究人员对于疾病的研究。肿瘤组织可能会含有十亿个癌细胞，将这些细胞用激光装置标记后，有利于研究人员对肿瘤的扩散进行实时追踪。对于癌症扩散轨迹以及研究如何组织蔓延有重大意义和科研价值！

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