El Tao de la Física: Luz láser producida por una sola célula humana, ¿estamos lejos de lanzar rayos por los ojos?

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Muestra e esquema del láser, la célula
y su emisión

Utilizando espejos microscópicos e incorporando una molécula fluorescente es posible obtener luz láser de una célula. La técnica permitiría a mediano plazo mejorar diagnósticos médicos basados en microscopía y fototerapias para combatir el cáncer, por ejemplo. ¿Y a futuro que podría prometer?

Proteínas de medusa a tus riñones, y de ahí al microscopio.

Por su cualidad de alta intensidad y enfoque, la luz láser es utilizada en medicina como un cauterizador y bisturí de alta precisión. Solo por mencionar una aplicación, son muy populares las operaciones oftalmológicas que permiten a la gente librarse de las gafas.

Sin embargo, la luz láser también se emplea para iluminar células teñidas y con ello observar a detalle los orgánelos celulares, esta técnica ha revolucionado la biología, mostrando diversos procesos dinámicos intracelulares. Pero... ¿si en lugar de usar el láser para iluminar la célula, hacemos que la misma célula sea un láser?

Malte Gather y Seok Hyun Yun del Centro Wellman de fotomedicina en el Hospital General de Massachusetts en EEUU han explorado esta idea con éxito.

Primero, obtienen una proteína fluorescente de una medusa; esta molécula es el "medio activo", responsable de producir la luz. Después realizan ingeniería biológica para incorporar la proteína en células de riñón humano, de tal forma que estas mismas células produzcan su medio activo para crear radiación láser.

Parodia de los usos de cirugía láser
en los ojos

Posteriormente, una a una, las células son colocadas entre espejos plano-paralelos de 20 micras de área y son iluminadas con luz azul, que es la "fuente de energía" del sistema. Las proteínas absorberán la energética luz y emitirán luz verde que rebotara una y otra vez entre los espejos; la luz que logre salir de esta "cavidad óptica" contará con la amplificación y sincronía que caracteriza a la luz láser. Durante y después de producir la luz láser, las células están vivas. Más aún, si se degrada la proteína por la radiación, la célula puede crear su propias proteínas fluorescentes.

El trabajo de M. Gather y S. Hyun Yun es relevante porque mostró el primer láser vivo, y aunque su estudio es en sobre una platina de microscopio (in-vitro), abre la puerta para que células humanas puedan emitir luz intensa, la que puede usarse para monitorear con precisión enfermedades y... aplicaciones de ciencia ficción. Con todo, es oportuno recordar que el uso de proteínas fluorescentes se ha convertido en un trabajo casi cotidiano en muchos laboratorios de investigación médica. Gatos, puercos y otros animales son modificados genéticamente para obtener luz fluorescente y estudiar enfermedades. Seguramente en un menos de una década encontraremos pacientes que les brilla los riñones antes de que estos enfermen de gravedad.

¿Se vale soñar con el dedo de ET o lanzar rayos como Superman?

Falta mucho para lanzar rayos
por los ojos. Lo siento fans de ciclope

Es jocoso pensar que las personas pueden brillar antes de que sus cuerpos sufran un cambio drástico. Por ejemplo, pruebas de fertilidad basadas en esta técnica implicarían ver por la calle señoras como semáforos, podría ser así: si se pone rojo, ¡cuidado se puede embarazar!; pero si es verde, adelante, divierte. Aún así, esta aplicación seria con luz no-láser, pues falta incorporar la invasiva cavidad óptica (los espejos), que en realidad son innecesarios.

También sería interesante que un pensamiento desencadena una señal eléctrica que terminara por encender una célula capaz de brillar, esta luz podría trasmitirse a toda clase de aparatos electrónicos extracorporales. Tal vez esta aplicación sea la llave para una telequinesis asistida por la tecnología. Pues con un pensamiento (y sin manos) podríamos jugar video juegos y conducir el auto. Lo cierto es que esto es ciencia ficción lejana, pero para nada imposible.

Por más de 50 años, los láseres son un éxito de la ingeniería basada en la mecánica cuántica. Los podemos encontrar en el supermercado escaneando códigos de barras pegados en productos, en apuntadores para dar una conferencia o clase, en los reproductores de discos compactos de nuestras películas y en los hospitales ayudando en el diagnostico y terapia de enfermedades. Pero faltan varios años para que un humano sea literalmente un láser.

Finalmente les dejo una entrevista televisada (en inglés) de los dos investigadores. Muestra imágenes bonitas.