معهد بيكمان لليزر

معهد بيكمان لليزر (يُسمى أحيانًا معهد بيكمان لليزر والعيادة الطبية ) هو مركز أبحاث متعدد التخصصات يُعنى بتطوير التقنيات البصرية واستخدامها في علم الأحياء والطب . يقع المعهد في حرم جامعة كاليفورنيا، إرفاين، في مدينة إرفاين بولاية كاليفورنيا . وقد تأسس كمؤسسة مستقلة غير ربحية عام 1982 بقيادة مايكل دبليو بيرنز ، وافتُتح المبنى الفعلي في 4 يونيو 1986. ^{[ 1 ]} وهو أحد المؤسسات العديدة التي تُركز على الأبحاث التطبيقية ، التي تربط بين البحث العلمي والتطبيقات الطبية. ^{[ 2 ]} وقد طوّر الباحثون في المعهد تقنيات ليزرية لمعالجة التراكيب داخل الخلية الحية، وطبّقوها طبيًا في علاج أمراض جلدية، وسكتة دماغية، وسرطان، وغيرها.

في حوالي عام ١٩٨٠، أسس مايكل دبليو بيرنز، أستاذ علم الأحياء في جامعة كاليفورنيا، إرفاين، معهدًا متخصصًا في تقنية الليزر التي كانت حديثة آنذاك . بعد حصوله على منحة من المعاهد الوطنية للصحة في مجال التكنولوجيا الحيوية، ^{[ ٣ ] : ٣٢٨-٣٣١} أنشأ مختبرًا للمجهر الليزري، وهو برنامج الحزم المجهرية الليزرية (LAMP). ^{[ ٤ ]} ثم اقترح إنشاء مركز متعدد التخصصات يجمع بين أبحاث الليزر وتطبيقاتها في العلاج الطبي. ^{[ ٣ ] [ ٤ ]}

حصل بيرنز على دعم المحسنين المحليين أرنولد أو. بيكمان (1900-2004) وزوجته مابل (1900-1989). كان آل بيكمان مهتمين بإمكانيات الأجهزة الجديدة، ووافقوا على الشراكة مع الجامعة في تمويل إنشاء مركز مستقل سيصبح في نهاية المطاف ملكًا للجامعة. وقدّم بيكمان شيكًا بقيمة 2.5 مليون دولار أمريكي إلى دان ألدريتش ، رئيس جامعة كاليفورنيا في إرفاين. ^{[ 4 ]} ومن بين الداعمين الأوائل الآخرين لمعهد بيكمان لليزر ديفيد باكارد من شركة هيوليت-باكارد ، الذي تبرع بمبلغ مليوني دولار أمريكي، ^{[ 3 ] : 328-331،} وشركة سميث كلاين بيكمان التي تبرعت بمبلغ مليون دولار أمريكي، ^{[ 1 ]} ومؤسسة إرفاين المجتمعية. ^{[ 5 ]} وقد ورد اسم أرنولد بيكمان ومايكل دبليو. بيرنز كمؤسسين مشاركين في النظام الأساسي للمؤسسة. ^{[ 3 ] : 330 [ 6 ]}

تأسس المعهد كمؤسسة مستقلة غير ربحية في عام 1982، تحت قيادة مايكل دبليو بيرنز. ^{[ 3 ] : 328-331.} تم افتتاح المنشأة الفعلية في 4 يونيو 1986. ^{[ 1 ]}

المدير بالنيابة الحالي هو برنارد تشوي

شملت الأبحاث المبكرة في استخدام الليزر تطوير تقنيات لمعالجة التراكيب داخل الخلية الحية. ما يُطلق عليه بيرن اسم "مقص الليزر" يستخدم نبضات قصيرة ذات إشعاع عالٍ لإحداث تأثيرات مُستهدفة. استُخدمت تقنية التثقيب الضوئي لإنشاء فتحات دقيقة داخل الخلية، مما يُتيح التلاعب الجيني بالخلايا عن طريق إدخال وحذف الجينات، واستخراج وفحص البلازما الدقيقة من داخل الخلية. يُمكن استخدام الاستئصال بالليزر لتدمير الخلايا أو تعطيلها. كما يُمكن استخدام الليزر لحصر التراكيب الخلوية بصريًا. تستخدم " ملاقط الليزر " حزمًا مستمرة ذات إشعاع منخفض تخترق المواد دون إحداث ضرر. يُمكن تعديل انكسار زوج من أشعة الليزر المتناظرة داخل الحزمة، مما يجعل الهدف يستجيب لتغير زخم أشعة الضوء. ^{[ 7 ]}

وقد شملت الأبحاث الأكثر تقدماً تقنيات بصرية مثل المجهر متعدد الفوتونات، ومجهر التصوير التوافقي الثاني، والتصوير المقطعي الصوتي الضوئي، وقياس الطيف الراماني غير الخطي، وقياس الطيف البصري المنتشر. ^{[ 8 ]}

يمكن استخدام المجهر متعدد الفوتونات (MPM) وتوليد التوافقي الثاني (SHG) للحصول على صور عالية الدقة وغير جراحية للأنسجة البيولوجية السميكة. ويعمل الباحثون على تطوير أنظمة صغيرة محمولة متعددة الفوتونات باستخدام ليزرات الألياف الفيمتوثانية كمصدر للضوء، لاستخدامها في التطبيقات السريرية والتصوير الحيوي. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

يُمكّن التصوير المقطعي الصوتي الضوئي الباحثين من إنشاء صور ثلاثية الأبعاد للأنسجة العميقة. يجب ضبط الليزر بدقة لإثارة روابط محددة بحيث "تهتز"، مما يُحدث ضوضاء يمكن اكتشافها ورسم خرائط لها بواسطة أنظمة صوتية سلبية. ^{[ 8 ]}

تستخدم مطيافية رامان تشتت رامان للضوء أحادي اللون، مما يُحدث تغييرات في مستوى طاقة عدد قليل من الجزيئات التي يمكن رصدها. وقد استُخدمت مطيافية رامان وتقنيات الأشعة تحت الحمراء الأخرى للكشف عن الآفات السرطانية. ^{[ 8 ]}

يُمكّن التحليل الطيفي البصري المنتشر الباحثين من فحص أعماق الجسم دون إتلاف الأنسجة. وقد استُخدمت هذه التقنية لقياس الاستجابة الديناميكية الدموية في الدماغ. إذ يُرسل شعاع من ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة عبر ألياف بصرية موضوعة على الجلد، ويُقاس تشتت الضوء، مما يسمح للباحثين بتقييم الهيموجلوبين المؤكسج وغير المؤكسج داخل الأوعية الدموية في الدماغ. ^{[ 8 ]}

التصوير في مجال التردد المكاني (SFDI) هو تقنية انعكاسية تُحاكي معاملات الامتصاص ومعاملات التشتت المُخفَّضة في الأنسجة السميكة. ^{[ 11 ]} يمكن لتقنية SFDI الكشف عن الأضرار تحت السطحية للأنسجة المُصابة بالكدمات، مثل الجلد أو الدماغ، من خلال فحص مستويات الهيموجلوبين. ^{[ 8 ]} كما يمكن استخدامها لتقييم أضرار الحروق. ^{[ 12 ]}

تشمل تطبيقات علم الفوتونات الحيوية علاج الوحمات ^{[ 13 ]} مثل وحمة النبيذ ^{[ 8 ] [ 14 ]} وإزالة الوشم ^{[ 15 ] [ 16 ]} ، والكشف عن النزيف لدى مرضى السكتة الدماغية ^{[ 17 ]} ، والكشف غير الجراحي عن سرطان الجلد ^{[ 18 ] [ 19 ]} والآفات الفموية ^{[ 20 ]} ، ومراقبة آثار العلاج الكيميائي لدى مريضات سرطان الثدي ^{[ 8 ] [ 21 ]} .

عمل القاضي ديفيد أو. كارتر مع مايكل دبليو. بيرنز وجيه. ستيوارت نيلسون وآخرين في معهد بيكمان ليزر لتطوير برنامج مبتكر يساعد المفرج عنهم بشروط على الاندماج مجدداً في المجتمع من خلال إزالة وشم العصابات. تزيد إزالة الوشوم الظاهرة على الوجه والرقبة واليدين من فرص توظيف الأفراد، مما يتيح لهم الحصول على دخل وشعور بالهدف في الحياة. ^{[ 15 ]}

شمل أعضاء هيئة التدريس في معهد بيكمان لليزر ما يلي: ^{[ 22 ]}

• ج. ستيوارت نيلسون ^{[ 13 ]}
• بيترا وايلدر سميث ^{[ 20 ]}

33°38′39″ شمالاً 117°51′00″ غرباً / 33.644201° شمالاً 117.849932° غرباً / 33.644201; -117.849932