ผลึกเซมิคอนดักเตอร์เล็ก ๆ ที่เรียกว่าจุดควอนตัมอาจส่องเส้นทางของตัวเองผ่านร่างกายมนุษย์ นักวิทยาศาสตร์กำลังประกบโปรตีนดัดแปลงจากสิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรที่เรืองแสงในที่มืดไปยังเซมิคอนดักเตอร์ด้วยกล้องจุลทรรศน์เพื่อสร้างจุดที่ส่องสว่างด้วยตนเอง
จุดควอนตัมซึ่งมีความกว้าง 10 ถึง 50 หรือมากกว่านั้นมีอยู่รอบ ๆ อย่างน้อยสองทศวรรษ แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะมีความหวังสูงสำหรับจุดในสาขาเช่น Super Computing เนื่องจากจุดควอนตัมสว่างขึ้นหรือฟลูออเรสเซ่เมื่อถูกกระแทกด้วยพลังงานแสงแคบ ๆ พวกเขาจึงมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการถ่ายภาพทางการแพทย์
เช่นเดียวกับเทคโนโลยีการถ่ายภาพชีวการแพทย์ในปัจจุบันอื่น ๆ ที่ส่องสว่างอนุภาคนาโนเช่น Gold Flecks จุดควอนตัมส่วนใหญ่จะสว่างขึ้นเฉพาะเมื่อแหล่งพลังงานภายนอกเช่นเลเซอร์นัดหยุดงานและตื่นเต้น การพึ่งพาการกระตุ้นด้วยแสงภายนอกทำให้เกิดปัญหาสองประการ แสงจากแหล่งกำเนิดไม่สามารถเข้าถึงเนื้อเยื่อได้ลึกมาก และแม้กระทั่งในพื้นที่แหล่งที่มาสามารถแทรกซึมได้แสงก็กระเด้งออกมาจากเนื้อเยื่อทำให้เกิดการทำให้ภาพเป็นไปตามที่ไฟหน้าเปิดอยู่บนกระจกหน้ารถที่มีฝนตก
อนุภาคนาโนที่ทำให้แสงของตัวเองสามารถกระโปรงปัญหาดังกล่าวและช่วยให้ช่างเทคนิคการแพทย์ถ่ายภาพที่ชัดเจนยิ่งขึ้นจากลึกเข้าไปในร่างกายมนุษย์
ช่วยจากแพนซี่
ที่นักวิทยาศาสตร์มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดได้เข้าร่วมจุดควอนตัมเพื่อโปรตีนที่เรืองแสง โปรตีนเองไม่ได้ถ่ายภาพ แต่พวกเขาปล่อยพลังงานแสงเรืองแสงที่ทำให้จุดตื่นเต้นเป็นสีแดง อย่างมีประสิทธิภาพ DOT แต่ละจุดมีแหล่งพลังงานของตัวเองบนกระดาน
เอนไซม์ดั้งเดิม-โปรตีนพิเศษที่เร่งปฏิกิริยาทางเคมี-มาจากทะเลแพนซีซึ่งเป็นอาณานิคมรูปเห็ดของติ่งที่มีลำต้นขนาดใหญ่ที่ทอดสมออาณานิคมในทราย เมื่อแพนซีส์ทะเลถูกรบกวนพวกเขาจะเปล่งประกายอย่างสดใส
“ พวกเขามีโปรตีนเปล่งแสง, โปรตีนเรืองแสง, อะมิโน luciferase,” เจียงกงราวผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านรังสีวิทยาที่สแตนฟอร์ดอธิบาย
โปรตีนนี้คล้ายกับสิ่งมีชีวิตที่เรืองแสงอื่น ๆ เช่นแมงกะพรุนและหิ่งห้อยเขากล่าว ในความเป็นจริงนักวิทยาศาสตร์ลอง Firefly luciferase เป็นครั้งแรก แต่มันก็พิสูจน์แล้วว่าบอบบางเกินไป
ส่องแสงจ้า
นักวิทยาศาสตร์สร้างโปรตีนที่มีเสถียรภาพและสว่างกว่าซึ่งขึ้นอยู่กับทะเล pansy luciferase จากนั้นพวกเขาก็เชื่อมต่อโปรตีนที่ดัดแปลงทางเคมีกับจุด การผสมจุดควอนตัมที่ปรับเปลี่ยนกับตัวเร่งปฏิกิริยา coelenterazine เริ่มปฏิกิริยาทางเคมีที่เรืองแสง เมื่อแหล่งพลังงานออนบอร์ดถูกกระตุ้นจุดส่องแสงประมาณ 15 นาทีโดยมีความสว่างสูงสุดของพวกเขามาหลังจากผ่านไปประมาณห้านาที Rao กล่าว
เพื่อเปรียบเทียบจุดที่ไม่สมบูรณ์ด้วยจุดควอนตัมทั่วไปนักวิจัยฉีดแต่ละประเภทลึกเข้าไปในไหล่ของหนูหนึ่งประเภทต่อไหล่ จากนั้นพวกเขาก็ฉีด coelenterazine เข้าไปในหาง เมื่อจุดดัดแปลงพบกับตัวเร่งปฏิกิริยาพวกเขาก็เริ่มเรืองแสง นักวิทยาศาสตร์ใช้อุปกรณ์ถ่ายภาพฟลูออเรสเซนต์เพื่อพยายามติดตามจุดทั้งสองชนิด
“ เราสามารถเห็นการถ่ายภาพทางชีวภาพจากทั้งสองด้าน” Rao กล่าว "แต่ถ้าเราใช้การถ่ายภาพเรืองแสงดั้งเดิมเราก็ไม่สามารถมองเห็นได้เลย"
หมายเหตุบรรณาธิการ: ในภาพที่ด้านบนของหน้านี้อนุภาคนาโนโปรตีนที่มีโปรตีนส่องแสงสีแดงที่ไหล่ขวาของเมาส์ เครดิต: มหาวิทยาลัย Standford
