注射油滴，讓細胞變身“迷你激光器”

Alulull

猜猜上圖中的東西是什么？其實，這是一塊發光的豬皮膚組織。從熒光蛋白到光遺傳技術，現在在生物學界，“光”已經成為了一大重要的研究利器。而這塊發光的豬皮展示的是一種新技術，這是一種可以注入細胞內的“迷你激光器”，它為生物學家們提供了為活細胞打上光學標記的新思路，可以幫助研究者對細胞進行追蹤和監測（相關研究發表在《自然·光電子學》期刊上）。

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

研究人員發現，向細胞內注射混有熒光染料的油性液體，便能在細胞中制造出這樣一個具備“回音壁”光學特性的小油滴，在特殊波長的激發光照射下，它就可以發出明亮的光了。

有趣的是，在細胞內部壓力的作用下，發光的油滴還會逐漸發生形變，而這一變化又會直接反映在光譜的變化上。因此，這個會發光的小油滴就成為了一個能夠實時反饋細胞內部壓力改變的“指示燈”。

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

除了液體的油滴，某些特殊的固體材質（如聚苯乙烯）制成的小圓珠也具備類似的光學特性。大小不同的小圓珠具有不同的光學特|生，如果讓細胞“吞入”這些圓珠，再加上不同顏色的熒光染料，就可以制成獨一無二的細胞“身份標簽”。理論上講，這種方法能夠標記的細胞個數甚至可以達到10¹¹數量級，這幾乎和人類身體內的細胞總數相當。

當然，這項前景美好的技術目前還在起步階段。研究者表示，通過改進制作材料，今后還可能進一步縮小光學微腔的體積并提高生物相容性，細胞激光器的應用也將變得更加廣泛與靈活。