英國埃克塞特大學科學家研制出全球首台可探測單個分子或離子的微型激光器。這一突破有望大幅推動疾病早期診斷與分子級醫學檢測的發展，也為開發微型激光生物傳感技術——包括可實現即時檢測與診斷的“芯片實驗室”提供了新方向。相關論文發表於最新一期《自然·光子學》雜志。

這種微型激光器形如微小的玻璃珠，直徑介於0.01毫米（約一個細菌長度）到0.1毫米（約一根頭發絲寬）之間。其內部設有一個腔體，如同一個微型反射鏡，使光沿著珠體內部邊界不斷環繞傳播。光線在球體內壁持續循環，使激光器對其表面的極微弱擾動極為敏感。

團隊在激光器表面修飾了金納米棒，將光壓縮至分子大小並聚焦至納米尺度的“熱點”，以便能放大單個分子或離子在該處結合時所產生的信號。隨后，他們引入自外差拍頻檢測技術——當分子或離子在這些納米“熱點”上結合時，會輕微改變球體內順時針與逆時針激光波之間產生的拍頻頻率。系統通過探測頻率的細微變化，而非直接測量極微弱的光強變化，實現了高靈敏檢測。

通過同時追蹤多個激光拍頻信號，團隊能夠確認多個信號內發生的單分子事件，從而提升系統可靠性，並以更高置信度檢測和驗証分子間的相互作用。

團隊表示，他們首次開發出可在單原子、單分子尺度上進行探測的微型激光器，其探測精度遠超以往，有望用於癌症、痴呆等疾病的早期診斷，以及病毒的快速檢測。該技術還能探測蛋白質的微小結構變化，例如與酶活性和信號傳導相關的蛋白質構象變化——這是現有技術難以企及的，有望極大深化人們對疾病發生機制的理解。

這項研究融合了物理、化學與生物學的前沿知識，對於將光學領域的突破轉化為切實可行的生物傳感應用，具有至關重要的意義。（記者劉霞）