纳米粒子激射方面的创新减少组织损伤

来自University of Technology Sydney（UTS）的研究人员证明了微腔激光器如何产生低功耗并且使用安全的激光发射，它可以在低泵浦功率下工作。这项工作会应用在纳米级生物方面。

随着生物传感和生物成像技术寻求深入组织内部达到细胞级水平，将激光器件小型化给这些纳米级生物应用带来了重大挑战。Jiajia Zhou供图。

UTS的研究员和导师Jiajia Zhou说，通过控制单个纳米粒子发光之间的相互作用，使当前的电子在特定的能级积累，研究小组克服了正常低泵功率下制造足够的能够激射纳米粒子方面的制约。Zhou说，这意味着新系统中的纳米粒子仍将以极低的泵浦功率激射。研究人员发现，与通常的阈值相比，泵浦阈值降低了两个数量级。

为了实现它，研究小组重新设计了纳米阵列的的键合表面，以形成一个均匀的单层型微腔面。据Zhou说，NIR微腔激光器有可能嵌入到厚厚的组织和单细胞中，在那里它可以感知温度、PH值和折射率等环境指标。Zhou 说，"监测这些指标的变化可以告诉我们组织或细胞的健康情况。这些组织或细胞处于早期疾病检测的范围。"

UTS生物医学材料与器件研究所（Institute for Biomedical Materials and Devices）所长Dayong Jin教授说，这一发现对生物应用大有用处。"我认为，这绝对是朝着实现梦想迈出的重大一步，正如我们在 PowerPoint 幻灯片上使用的激光笔一样，我们可以将一个微型器件指向一个细胞内，并在细胞结构内照射感兴趣的区域。降低泵浦功率的需求可以减少激光穿透样品时的组织损伤。此外，由于光束较窄，激光感测环境指标更准确。另一方面，基于荧光的传感会受到外界干扰的不良影响。Jin说， "我们已经证明单个纳米粒子比细胞结构小，可以像激光一样，虽然功率低，但它仍然可以发出高强度的信号。换句话说，一个"激光笔"小到可以进入癌细胞辐照它，从而阻止癌细胞扩散。"

这项研究成果发表在《Nature Communications》上。(www.doi.org/10.1038/s41467-020-19797-4).