Исследователи из Кельнского университета создали миниатюрные гибкие лазеры для измерения сил внутри живых клеток, чтобы уточнить биологические процессы, в том числе развитие опухолей. Размер лазеров составляет всего 20 микрон (примерно как ширина человеческого волоса). Они работают по принципу «режима шепчущей галереи»: свет циркулирует и усиливается внутри эластомерной бусинки с флуоресцентным красителем, пока не испустит лазерный луч.
Раньше микролазеры делали из жидкостей, например, специальных масел, — они были слишком мягкими для многих измерений. В этот раз ученые нашли подходящий эластомер: мягкий, но с достаточно высоким показателем преломления. После добавления красителя микролазеры получили жесткость, близкую к жесткости живых клеток, — это важно, потому что клетки «чувствуют» механику среды и не любят крайностей. К тому же клетки легче поглощают мягкие шарики, чем масляные капли.
Спектральные свойства излучения лазера меняются пропорционально приложенной силе — благодаря этому можно измерять усилия до 50 наноньютонов, что сопоставимо с силами, которые клетка оказывает на окружение). Для калибровки использовали атомно‑силовой микроскоп, который сжимал микрочастицы, а ученые одновременно фиксировали излучаемый свет. Тесты в живых клетках показали, что лазеры стабильны в течение нескольких дней.
Сейчас исследователи оптимизируют технологию: добиваются более узкой вариации размеров частиц и высокой воспроизводимости процесса изготовления. В перспективе такие микролазеры помогут изучать биологические силы в глубоких тканях, где обычные визуальные методы не работают, например, при исследовании мышечной или сердечной ткани.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что в России изучили устойчивость микролазеров к высокой температуре.
