Một nhóm nghiên cứu tại các trường đại học Tây Bắc và Columbia vừa phát triển thành công một laser mới có kích thước nano, có tính tương thích sinh học mà theo lý thuyết, có thể được cấy vào bên trong các mô sống mà không gây xâm lấn. Với độ dày chưa đến 150 nanomet và năng lượng cần thiết cho hoạt động chỉ ở mức tối thiểu, các nhà nghiên cứu hy vọng rằng việc tiếp tục theo dõi thiết bị hiển vi có thể mở ra phương pháp điều trị mới đối với các chứng rối loạn thần kinh và chẩn đoán bệnh.

Các nhà khoa học từ lâu đã nghiên cứu giải pháp tận dụng ánh sáng để cải thiện kết quả điều trị của bệnh nhân đối với các tình trạng khác nhau. Trong đó, họ sử dụng các hình thức trị liệu bằng laser khác nhau để tiêu diệt các tế bào ung thư, loại bỏ các mô bệnh khỏi các vị trí nhạy cảm, nguy hiểm và loại bỏ các protein độc hại trong não vốn là nguyên nhân gây bệnh Alzheimer và Parkinson.

Tương tự, công nghệ laser cũng có tiềm năng lớn được sử dụng như một công cụ để phát hiện ung thư và nhiều bệnh khác. Có thể kể đến công trình nghiên cứu được thực hiện đầu năm, trong đó, các nhà khoa học tại trường Đại học Y khoa Arkansas (Mỹ) đã phát triển và thử nghiệm thành công một loại laser mới có tác dụng phát hiện và tiêu diệt bằng cách đốt các tế bào ung thư hắc tố ác tính (melanoma) lưu thông xung quanh dòng máu mà có thể phát hiện được bằng phương pháp siêu âm. Công nghệ laser mới hoạt động theo cơ chế tương tự. Cụ thể, các nhà nghiên cứu sẽ sử dụng các xung ánh sáng laser chiếu từ bên ngoài da để đốt nóng các tế bào bệnh và tiêu diệt chúng.

Tuy nhiên, việc gắn loại thiết bị này ở vị trí nguy hiểm có thể mở ra một số khả năng thú vị. Thiết bị mới được làm chủ yếu từ vật liệu thủy tinh và có độ dày từ 50 đến 150 nanomet, mỏng hơn khoảng một nghìn lần so với sợi tóc người. Trong những nghiên cứu trước đây, các nhà khoa học đã phát triển thiết bị laser với kích thước tương tự, nhưng họ thường sử dụng ánh sáng tia cực tím để cung cấp năng lượng cho thiết bị, điều mà không phải lúc nào cũng được coi là lý tưởng.

P. James Schuck, phó giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Columbia cho biết: “Đây không phải là ý kiến hay bởi vì việc sử dụng tia laser có kích thước siêu nhỏ trong môi trường đặc biệt rất dễ bị ảnh hưởng, tổn hại bởi tia UV và nhiệt dư thừa do hoạt động không hiệu quả”.

Thay vào đó, Schuck và nhóm của ông đã chuyển sang một quá trình được gọi là đảo ngược photon, trong đó, các photon năng lượng thấp được hấp thụ và chuyển thành một photon duy nhất có mức năng lượng cao hơn. Bằng cách này, các nhà khoa học đã biến các photon hồng ngoại tương thích sinh học năng lượng thấp thành các chùm tia laser có thể nhìn thấy được.

Teri Odom, Giáo sư Hóa học tại Đại học Khoa học và Nghệ thuật Tây Bắc Weinberg chia sẻ: “Nanolaser trong suốt nhưng có thể tạo ra các photon nhìn thấy được. Với đặc trưng tạo ra sóng liên tục, năng lượng thấp, công nghệ laser sẽ mở ra hy vọng phát triển nhiều ứng dụng mới, đặc biệt là trong kỹ thuật hình ảnh sinh học”.

Bên cạnh đó, các nhà nghiên cứu cho biết nanolaser cũng có thể được ứng dụng trong các không gian hạn chế khác, chẳng hạn như mạch lượng tử và bộ vi xử lý.

Nghiên cứu của đã được công bố trên tạp chí Nature Materials.

P.K.L (NASATI), theo https://newatlas.com/medical/laser-inside-human-tissue/, 9/2019