Biophotonik – Lichtsignale aus der Zelle

Die intrazelluläre Leuchtdiode ist ein Stab von wenigen Mikrometern Länge und nur einigen Zehnteln Mikrometer Breite. Er besteht aus wechselnden Schichten des Halbleiters Galliumarsenid und eines photonischen Kristalls und sendet kontinuierlich Lichtquanten aus. Solche Konstrukte werden bereits als Bausteine zur Entwicklung superschneller Computer verwendet und wurden nun erstmals in einen lebenden Organismus integriert.

Die Anwendungsmöglichkeiten des Leuchtstabs sind vielfältig, basieren aber auf demselben Prinzip: Der Stab wird mit bestimmten Proteinen, z. B. Antikörpern, beschichtet, die als spezifische Rezeptoren für bestimmte organische Moleküle der Zelle dienen, wobei es sich um Produkte pathologischer Stoffwechselprozesse, Botenstoffe oder auch DNA- und RNA-Sequenzen handeln kann. Wenn diese Zielstrukturen in der Zelle vorhanden sind, binden sie an die Rezeptoren auf dem Leuchtstab und variieren die Wellenlänge des von ihm emittierten Lichtes. Wenn die Zelle sich teilt, geht der Leuchtstab nicht verloren, sondern bleibt in einer der beiden neuen Zellen erhalten.

Da sich Galliumarsenid längerfristig als zytotoxisch erweisen könnte, hat Shambat seinen Leuchtstab bereits weiterentwickelt, indem er ihn mit einer dünnen Hülle aus einer Aluminium-Zirkon-Legierung umgeben hat.

Quelle: Shambat G, et al. Single-cell Photonic Nanocavity Probes. Nano Letters, epub Febr 13, 2013.

DAZ 2013, Nr. 8, S. 6