martes, 21 de junio de 2011

Científicos crean láser viviente


Aunque pueda parecer que plantas y animales capaces de disparar rayos láser sea algo sacado de la ciencia ficción, dos investigadores del Centro de Fotomedicina Wellman en el Hospital General de Massachusetts recientemente se preguntaron si tales organismos podían existir al menos en teoría. Con el fin de satisfacer su curiosidad, el Doctor Malte Gather y el Doctor Seok Hyun Yun tuvieron éxito en la cración de un láser que emplea una célula viviente como fuente de luz. El dispositivo, que emplea una proteína producida por las medusas, podría tener aplicaciones en los campos de la biomedicina y la computación óptica.


Tradicionalmente, los rayos láser han utilizado materiales sintéticos como cristales, colorantes y gases purificados para amplificar los pulsos de fotones que rebotan hacia atrás y hacia adelante entre dos espejos. Gather y Yun en su lugar emplearon un célula viva como medio para amplificar la luz del láser.

La célula fue modificada geneticamente para producir la proteína verde fluorescente (PVF), la cual una especie de medusa genera para crear luz bioluminiscente. La proteína PVF fue escogida debido a que no requiere la aplicación de enzimas adicionales para inducir la emisión de luz, tiene propiedades bien estudiadas y entendidas y ya se han creado técnicas genéticas para programar diversos organismos para que la fabriquen.

 Una de las primeras etapas del experimento consistió en la construcción de un cilindro de 1 pulgada de extensión con espejos en cada extremo. Este cilindro fue llenado con una solución acuosa de PVF. Después de diversas pruebas, los científicos determinaron la concentración de PVF requerida para amplificar pequeños pulsos de energía de tal forma que se produjera el láser.

Seguidamente, una línea de células de mamíferos fueron producidas con la capacidad de expresar la PVF en el nivel requerido. Una de estas células, con un diametro de 15 a 20 micrómetros, fue colocada en una microcavidad, entre dos espejos altamente refletivos ubicados a una distancia de 20 micrómetros entre sí. De la misma forma en que ocurrió con el cilindro que contenía la solución acuosa de PVF, el dispositivo con contenido celular fue capaz de producir impulsos cortos de luz láser. Se encontró que incluso la forma esférica de la célula ayudaba a focalizar la luz, lo cual resultó en menores requerimientos de energía que los necesarios para producir un láser con la solución.

Las células por su parte sobrevivieron al proceso, siendo cada una capaz de producir cientos de impulsos.

Si bien los impulsos láser individuales duran solo unos pocos segundos, son suficientemente brillantes para ser detectados y acarrean suficiente información como para brindar nuevas formas de analizar las propiedades de grandes cantidades de células de manera instantánea. Y la habilidad de generar un láser  de una fuente biocompatible desde el interior de un paciente promete ser útil para las terapias fotodinámicas, en las cuáles las drogas son activadas mediante la aplicación de luz. También se habla de novedosas formas de generar imágenes.

Uno de los objetivos a largo plazo del proyecto es encontrar maneras de encontrar aplicaciones en el campo de la computación y las comunicaciones ópticas, actualmente dominados por dispositivos electrónicos inanimados, de tal modo que puedan ser incluidos en el campo de la biotecnología. Esto podría ser partocularmente útil en proyectos que requieren la interconexión de la electrónica con organismos biológicos. Los científicos también esperan poder implantar una estructura equivalente a la cámara cilíndrica con espejos en el interior de la célula, el cual se espera que sea el próximo logro de esta investigación.





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