قام معهد الأنظمة الحية بجامعة إكستر بتطوير أجهزة ليزر ميكروية يمكنها اكتشاف الجزيئات والأيونات الفردية. سيكون هذا الإنجاز خطوة كبيرة في تطوير طرق التشخيص المبكر للأمراض والاختبارات الجزيئية في الطب.

تم وصف التطور في المجلة الضوئيات الطبيعة. ميكروليزر عبارة عن خرزات زجاجية مستديرة تمامًا يبلغ قطرها 70-110 ميكرون، ومغطاة بالإيتربيوم وقضبان نانوية ذهبية. يتم توفير ضوء المضخة بطول موجة 972 نانومتر لهذه الكرة عبر الألياف الضوئية. يتم إثارة ذرات الإيتربيوم وتصدر شعاعين من الليزر يتراوح طولهما بين 1030 و1100 نانومتر، وينطلقان داخل الكرة وينعكسان عن سطحها. ويسمى هذا الرنين تعديل معرض يهمس.

أهم ما يميز الاختراع هو أعواد الذهب النانوية التي تشكل “النقاط الساخنة”. يعكس الشعاع من هذه النقطة تردده قليلاً، وينبض بالشعاع الثاني. تردد هذه النبضات صغير ويمكن قياسه بسهولة وبدقة كافية. وعندما يضرب أيون غريب النانورود، تتغير خصائصه الانعكاسية – ونتيجة لذلك، يتغير تردد النبض.

وقال البروفيسور فرانك فولمر، الذي قاد العمل: “للمرة الأولى، تمكنا من إنشاء أجهزة ليزر ميكروية يمكنها اكتشاف أشياء أصغر من أي وقت مضى، وصولاً إلى الذرات والجزيئات الفردية. وهذا إنجاز مهم يقربنا من إنشاء جيل جديد من أجهزة “المختبر على الرقاقة”. يمكن لهذه الأجهزة تشخيص أمراض مثل السرطان أو الخرف في المراحل المبكرة، ويمكن استخدامها أيضًا للاختبار السريع للفيروسات”.

آفاق التكنولوجيا أوسع. يمكن زرع أجهزة الليزر الدقيقة في الجسم وحتى دمجها داخل الخلايا.

وأضاف فولمر: “بالإضافة إلى ذلك، ستسمح لنا هذه التكنولوجيا باكتشاف التغيرات الهيكلية الدقيقة في البروتينات، على سبيل المثال تلك المرتبطة بنشاط الإنزيم أو إشارات البروتين، وهو أمر غير ممكن بأي طريقة أخرى اليوم. مثل هذا التقدم سيمثل قفزة هائلة في فهمنا للآليات الأساسية للعمليات مثل تطور المرض”.