펄스 레이저 라이트는 너무 강력하여 물체가 흩어져있을 때 부딪 칠 때 물체의 분자와 근처의 다른 분자를 방해 할 수있는 강력한 진동을 유발합니다. 이 최첨단 연구는 우리가 병원체를 죽이는 데 도움이되는 뉴스 방법을 보여줍니다.
약 3 백만 명의 사람들이 미국에서 매년 항생제 내성 미생물에 감염됩니다. 이러한 감염은 치료하기가 훨씬 어렵고 점점 더 일반적입니다. 항생제가 덜 도움이되면서 사람들 이이 죽기 어려운 세균과 싸우는 데 도움이되는 대안이 필요합니다.
과학자들은 미생물과 끝없는 전쟁을 수행하는 다른 방법을 찾고 있습니다. 그들 중 하나는 레이저 일 수도 있습니다!
좋아요! 레이저를 사용하여 세균을 죽일 수 있습니다.
레이저 란 무엇입니까?
먼저, '레이저'라는 단어가 실제로 약어라는 것을 알고 있습니까? 그것은 방사선의 자극 된 방출에 의한 광 증폭을 의미합니다. 레이저는 확실히 더 쉽습니다!
레이저는 흥분된 원자 또는 분자에 의해 방출되는 빛의 광선입니다. (사진 크레딧 :미국 공군/위키 미디어 커먼즈)
나는 물리학자가 아니지만 레이저의 작동 방식에 대한 기본 사항을 줄 수 있습니다. 당신은 원자에 약간의 에너지를 주어야합니다. 가장 일반적으로 결정과 같은 물체를 전기로 충격으로써 일부 에너지를 주어야합니다. 이 원자들은 단순히 광자로 알려진 광자를 방출함으로써하는 과도한 에너지를 제거하여 스스로 안정화하려고합니다.
.그러나, 기본 레이저는 원자를 흥분시키는 전원이있는 한 지속적으로 빛을 발산합니다. 우리는 레이저에서 원치 않는 열을 많이 섭취하여 닿는 재료를 가열 할 수 있기 때문에 때때로 도움이되지 않습니다. 레이저는 계속 조명을 계속하지 않도록 수정해야합니다.
레이저는 원자가 지속적으로 빛을 방출하지 않도록 전기의 흐름을 제어하여 변형 될 수 있습니다. 그것이 우리가 다른 레이저 유형을 얻는 방법으로, 다른 시간 간격으로 빛의 버스트를 촬영합니다. 우리가 관심있는 레이저 유형 중 하나는 초고준 펄스 레이저입니다.
Ultrashort 펄스 레이저 란 무엇입니까?
Ultrashort 펄스 레이저는 매우 작은 시간 간격으로, 일반적으로 펨토초 수준에서 짧은 버스트에서 매우 강력한 빛을 방출하는 레이저입니다. 펨토초는 1/2의 1 만 분의 1입니다!
이 수정으로 레이저는 더욱 강력하고 쉽게 제어 할 수있었습니다. 다시 말하지만, 나는 물리학자가 아니므 로이 비디오는 정상과 맥박 레이저를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것입니다.
요점은 Ultrashort 펄스 레이저가 정말 강력한 빛의 파열을 제공한다는 것입니다. 우리 가이 레이저를 사용하여 세균을 죽이거나 오히려 비활성화 할 수있는 힘 때문에.
최근의 한 연구는이 레이저가 항생제 내성 박테리아, 박테리아 포자 및 불 활성화 바이러스의 99.9%를 죽일 수 있음을 보여 주었다.
.Ultrashort 펄스 레이저는 어떻게 세균을 죽이는가?
빛 입자는 특정 주파수로 이동합니다. 이 입자가 물체에 부딪히면 편향되거나 흩어져 주파수가 변경됩니다.
작은 방에서 정말 열심히 공을 던지는 것과 같습니다. 그것은 모든 것을 튀기고 전체 공간에 흩어져 있습니다.
이 펄스 가벼운 입자가 물체에 부딪히면 라만 산란으로 알려진 현상 인 산란이 흩어집니다. 레이저의 에너지가 타격을 입은 모든 물체에서 튀어 오르고 있습니다.
이곳은 레이저의 힘이 작용하는 곳입니다. 이 펄스 레이저 조명은 너무 강력하여 물체가 튀어 나오면 물체의 분자와 근처의 다른 분자를 방해 할 수있는 강력한 진동을 유발합니다.
.진동은 단백질 및 DNA와 같은 생체 분자에서 분자 결합을 파괴하기에 충분히 강합니다. 따라서이 레이저로 박테리아를 쏘려면 단백질을 분자 수준으로 본질적으로 분해 할 것입니다.
튜닝 포크가 타격 할 때 진동하는 방식과 유사하게, 단백질 분자는 레이저에 닿은 후 진동합니다. 그러나 단백질은 자연스럽게 진동하는 것이 아니기 때문에 분리됩니다.
레이저는 또한 바이러스를 불 활성화시키는 데 사용될 수 있습니다. 우리는 바이러스 입자에서 레이저를 쏠 수 있으며 레이저의 전자기 에너지는 단백질처럼 바이러스 분자를 분극하거나 충전합니다. 이 에너지는 단백질이 라만 활성 진동을 겪게합니다. 결과적으로, 이들 생체 분자를 함께 유지하는 수소 결합은 분리되어 단백질 구조적 손상을 초래한다.
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다음 미션 불가능…. 미생물의 경우.
그러한 레이저는 많은 이점이있을 것입니다. 예를 들어, 깊은 절단 후에, 상처의 초고준 펄스 레이저를 비추서 주위의 박테리아를 죽여 감염을 방지 할 수 있습니다.
.레이저도 인간 세포를 죽이지 않습니까?
이 공정한 질문의 비결은 레이저의 힘에 있습니다. 세포를 손상시키지 않고 사용하기에 안전한 특정 치료 용 윈도우가 있습니다. 그 범위는 1-10 GW/CM2입니다.
인간 세포는 박테리아 세포 나 바이러스 입자와 같지 않습니다. 그들은 더 크고 더 복잡하며 모든 오르간 넬로 밀집되어 있습니다.
우리가 더 높은 전력으로 Ultrashort 펄스 레이저를 사용한다면, 그것은 우리 세포에 해로울 것입니다. 바이러스는 엄청나게 작은 크기로 인해 불 활성화의 전력이 가장 적습니다. 우리가 조금 더 힘을 사용한다면, 레이저는 박테리아 세포를 죽일 것입니다. 우리가 전력을 계속 증가 시키면 인간 또는 포유 동물 세포가 영향을 받기 시작할 수 있습니다.
이 레이저를 어떻게 사용할 수 있습니까?
이 레이저는 다양한 용도를 제공합니다. 부위를 소독하기 위해 상처를 쏘는 것 외에도 다른 물질 표면을 소독하고 백신을 만들고 혈액 감염을 치료할 수도 있습니다. 예를 들어, 수술 장치와 같은 병원 장비는이 레이저로 촬영하여 멸균 될 수 있습니다.
이 레이저는 바이러스 나 박테리아를 더 쉬운 방법을 제공하기 때문에 백신 제조에 도움이됩니다. 일반적으로, 우리는 포름 알데히드와 같은 화학 물질을 사용하여 바이러스를 불 활성화 시키지만, 레이저를 사용하는 것은 훨씬 더 시간 효율적이며 화학 물질이없는 백신을 생산할 수 있습니다.
이론적으로, 레이저를 사용하여 혈액 매개 세균을 죽이는 것도 가능합니다. 예를 들어, 알지 못하는 HIV 양성인이 피를 기부한다고 가정 해 봅시다. 이 혈액을받는 사람은 HIV 입자가 있다는 것을 알지 못하면 위험을 초래할 수 있습니다. 그러나이 레이저를 통해 혈액을 전달하면 바이러스 입자가 비활성화되어 혈액이 안전하게 사용됩니다.
미래는이 레이저가 손을 잡고 밝게 보입니다!
최종 단어
이 레이저 기술은 수십 년 동안 사용되어 왔지만 아직 실용적인 목적으로 적용하기 시작하지 않았습니다. 그러나, 잠재적 인 용도는 혈액 제품 또는 제약을 멸균하고 화학적으로 불 활성화 된 백신을 만드는 것입니다.
현재 UV 또는 기타 방사선 형태는 혈액 제제 및 제약을 멸균하기 위해 적용됩니다. 그러나 항상 혈액 손상의 위험이 있습니다. UV 광선은 Ultrashort 펄스 레이저와 달리 세포를 선택적으로 죽일 수 없습니다. 방사선은 생명이없는 물체를 살균하는 훌륭한 도구이지만 사람이나 생물학적 제품에 사용하는 것은 안전하지 않습니다.
연구원들은이 레이저가 다른 환경에서 박테리아, 곰팡이, 포자 및 바이러스를 얼마나 효과적으로 죽일 수 있는지 테스트하기위한 연구를 수행하고 있습니다. 그들이 효과적인 것으로 밝혀지면, 식품 산업에서 미생물 성장을 억제하고 식품 유적 수명을 향상시키는 데 사용될 수도 있습니다.
최적의 전력 수준 및 노출 기간과 같은 몇 가지 조정이 여전히 파악되어야합니다. 몇 년 후, 우리는이 기술이 우리 삶에서 구현되기를 바랍니다.
항생제 저항성이 상승하여 일부 약물을 거의 쓸모 없게 만들면 미생물과 싸우기위한 물리적 방법이 필요했습니다. 레이저를 방어하는 데 사용될 수있는 자연 생물학적 과정이 알려지지 않았기 때문에 세균이 레이저 저항성을 개발할 수있는 것과는 다릅니다.
백신 제조와 관련하여, 그들이 얼마나 효과적인지 확인하려면 더 많은 연구가 필요합니다. 우리는 면역 반응을 유발하는 데 얼마나 좋은 레이저 비활성화 바이러스가 얼마나 좋은지 자세히 살펴볼 필요가 있습니다.
현재이 미생물 사망 광선은 우리에게 환경 친화적, 화학적, 비 침습적 인 미생물을 선택적으로 죽이는 방법을 제공합니다!
