Исследователи Медицинской школы Гарварда (Harvard Medical School) и Главного госпиталя штата Массачусетс (Massachusetts General Hospital) создали первый в мире "живой" лазер. Целью создания этого столь необычного устройства является изучение взаимодействия электронных и биологических систем. Этот биологический лазер был создан на основе одной единственной клетки человеческого организма, а его назначением является применение в области светотерапии и для более безвредного изучения строения человеческого организма.

Сердцем нового лазера является модифицированная клетка человеческого организма. Изменения клетки, сделанные учеными, позволили ей накопить в своих внутренностях большое количество зеленого флуоресцентного белка, который используется в качестве резонаторов для усиления фотонов и получения сверхкороткого импульса лазерного света.

Обычные лазеры используют среду раскачки, материал которой поглощает свет от внешнего источника. Это приводит к тому, что атомы или молекулы вещества переходят в возбужденное состояние. Переходя из возбужденного состояния в более низкоэнергетическое атомы или молекулы излучают фотон света, но уже на этот раз имеющий четко необходимые характеристики. В большинстве современных лазеров, в качестве материала используются полупроводниковые материалы, оптические кристаллы или газовые среды. В случае с биологическим лазеров, в качестве его рабочего тела, используется зеленый флуоресцентный белок (green fluorescent protein, GFP).



В начале опытов ученые заполнили цилиндр, диаметром около двух сантиметров, раствором, содержащим большую концентрацию белка GFP. Как и в случае с обычным лазером, по торцам цилиндра были помещены резонансные зеркала. Подавая импульсы синего света в рабочее тело биологического лазера, ученые убедились, что такой тип лазера вполне работоспособен и реализованная схема позволяет получить сверхкороткие импульсы лазерного зеленого света.

После оттого ученые взяли эмбриональную почечную клетку и модифицировали ее таким образом, что в ее "недрах" происходил интенсивный процесс синтеза белка GFP. Поместив эту клетку в промежуток между зеркалами, находящимися на расстоянии 20 микрометров, ученые получили самый маленький биологический живой лазер. Облученная синим светом клетка испускала свет зеленого цвета, который многократно отражаясь зеркалами, усиливался и превращался в луч лазерного света, видимый невооруженным глазом.

Сферическая форма клетки выполняла роль фокусирующей линзы, перераспределяя световой поток. Из-за этого для получения устойчивого луча лазерного света требовалось меньшее количество энергии, чем во время проведения эксперимента с цилиндром и раствором белка GFP. Но, как и все живое, такие клетки-лазеры имеют свое время жизни. Самые лучшие экземпляры смогли сработать в качестве лазера и произвести луч света всего сотню раз.

Такие "живые" лазеры имеют большой потенциал для применения в медицине. С их помощью можно будет активировать лекарственные препараты, использовать в новых диагностических методах и в технологиях изучения человеческого организма. На основе таких лазеров, прямо в теле человека, станет возможным создание коммуникационных сетей и вычислительных устройств, не требующих использования любой электроники.