Biologisches Laserlicht

Seit den 50er Jahren hat die Lasertechnologie eine rasante Entwicklung genommen. Inzwischen kann man mit einem Laser Material schneiden, schweißen, härten oder auch schäumen. Das Licht geht auf eine Verstärkung durch die Emission von Strahlung zurück, das sich vor allem auch im medizinischen Bereich einsetzen lässt. Über Spiegel und Linsen wird das Licht gebündelt und auf einen Punkt mit hoher Energie fokussiert. Zur Erzielung bestimmter Wellenlängen kamen als Verstärkermedien bislang Farbstoffe (z.B. DCM- oder LDS-Laser), Festkörper (z.B. Rubin- oder YAG-Laser) oder Gase (Kohlendioxid- oder Stickstofflaser) in Frage.

Einwirken blauer oder ultravioletter Strahlen

Nun haben Wissenschaftler um Malte Gather und Seok Hyun Yun am Wellman Center for Photomedicine in Boston einen Weg gefunden, wie man Laserlicht auch unter Verwendung lebender Zellen erzeugen kann. Dazu haben sie die Zellen von Nieren gentechnisch so verändert, dass sie unter Anregung von pulsierenden blauen Lichtstrahlen grünes Licht aussenden. Der Effekt geht auf eine Entdeckung aus den 70er Jahren zurück, wonach ein aus der Qualle aequorea victoria isoliertes Protein grünes Licht nach Einwirken von blauen oder ultravioletten Strahlen erzeugte. Im Rahmen ihres Forschungsprojektes fanden Malte Gather und Seok Hyun Yun nun exakt die Konzentration für das so genannte eGFP-Protein heraus, um es bei der Erzeugung von Laserlicht einzusetzen.

Da das Protein keinen negativen Effekt auf die menschliche Gesundheit hat und in nahezu jedem Zelltyp gebildet werden kann, denken die Wissenschaftler nun über die Nutzung des Biolichts für Therapie und Diagnostik in tiefen Gewebeschichten nach. Bislang ist der Einsatz von Laserstrahlung auf bestimmte Tiefen begrenzt. Dies könnte sich nun ändern und Wirkstoffe in Gewebebereichen freisetzen, die bislang nicht erreichbar waren. Auch die Kopplung elektronischer Komponenten mit biologischen Prozessen ist für die Forscher interessant. Auf dieses Weise ließen sich neue Anwendungen im Bereich der Bioelektronik qualifizieren.

Der vollständigen Forschungsbericht ist bei Nature erschienen unter: www.nature.com/articles/nphoton.2011.99