注射油滴，讓細(xì)胞變身“迷你激光器”

Alulull

猜猜上圖中的東西是什么？其實(shí)，這是一塊發(fā)光的豬皮膚組織。從熒光蛋白到光遺傳技術(shù)，現(xiàn)在在生物學(xué)界，“光”已經(jīng)成為了一大重要的研究利器。而這塊發(fā)光的豬皮展示的是一種新技術(shù)，這是一種可以注入細(xì)胞內(nèi)的“迷你激光器”，它為生物學(xué)家們提供了為活細(xì)胞打上光學(xué)標(biāo)記的新思路，可以幫助研究者對細(xì)胞進(jìn)行追蹤和監(jiān)測（相關(guān)研究發(fā)表在《自然·光電子學(xué)》期刊上）。

這篇論文的主角是一種特殊的光學(xué)元件，它利用光在兩種介質(zhì)表面可發(fā)生全反射的性質(zhì)，將光“囚禁”在透明球形腔體之內(nèi)，該過程與聲波在回音壁內(nèi)的反射非常相似，因此這種元件也被稱作“回音壁模式”的光學(xué)微腔。如果在腔體內(nèi)部或周圍再加上一些能夠受光激發(fā)的熒光染料，“光學(xué)微腔”就能搖身一變，成為一個(gè)迷你的激光發(fā)射器。

研究人員發(fā)現(xiàn)，向細(xì)胞內(nèi)注射混有熒光染料的油性液體，便能在細(xì)胞中制造出這樣一個(gè)具備“回音壁”光學(xué)特性的小油滴，在特殊波長的激發(fā)光照射下，它就可以發(fā)出明亮的光了。

有趣的是，在細(xì)胞內(nèi)部壓力的作用下，發(fā)光的油滴還會(huì)逐漸發(fā)生形變，而這一變化又會(huì)直接反映在光譜的變化上。因此，這個(gè)會(huì)發(fā)光的小油滴就成為了一個(gè)能夠?qū)崟r(shí)反饋細(xì)胞內(nèi)部壓力改變的“指示燈”。

對脂肪細(xì)胞這種本身就含有“油滴”的細(xì)胞來說，甚至可以省去人工注射的操作。用膠原酶將脂肪細(xì)胞從皮下組織中脫離出來，使之變成更適合形成光學(xué)微腔的球形，再用熒光染料進(jìn)行染色，一個(gè)天然的細(xì)胞激光器就誕生了。

除了液體的油滴，某些特殊的固體材質(zhì)（如聚苯乙烯）制成的小圓珠也具備類似的光學(xué)特性。大小不同的小圓珠具有不同的光學(xué)特|生，如果讓細(xì)胞“吞入”這些圓珠，再加上不同顏色的熒光染料，就可以制成獨(dú)一無二的細(xì)胞“身份標(biāo)簽”。理論上講，這種方法能夠標(biāo)記的細(xì)胞個(gè)數(shù)甚至可以達(dá)到10¹¹數(shù)量級(jí)，這幾乎和人類身體內(nèi)的細(xì)胞總數(shù)相當(dāng)。

當(dāng)然，這項(xiàng)前景美好的技術(shù)目前還在起步階段。研究者表示，通過改進(jìn)制作材料，今后還可能進(jìn)一步縮小光學(xué)微腔的體積并提高生物相容性，細(xì)胞激光器的應(yīng)用也將變得更加廣泛與靈活。