معهد بيكمان لليزر: رائد في التقنيات البصرية والطبية

معهد بيكمان لليزر: دمج الضوء والطب من أجل مستقبل صحي

يُعد معهد بيكمان لليزر (المعروف أحياناً باسم معهد بيكمان لليزر والعيادة الطبية) مركزاً بحثياً متعدد التخصصات مخصصاً لتطوير التقنيات البصرية واستخداماتها في مجالي البيولوجيا والطب. يقع المعهد في حرم جامعة كاليفورنيا، إيرفين، في ولاية كاليفورنيا، وقد تأسس كشركة غير ربحية مستقلة في عام 1982 تحت قيادة مايكل دبليو بيرنز، وافتتحت مرافقه الفعلية في 4 يونيو 1986.

تاريخ التأسيس والنشأة

بدأت الفكرة في عام 1980 عندما أسس البروفيسور مايكل دبليو بيرنز، أستاذ البيولوجيا في جامعة كاليفورنيا إيرفين، معهداً يركز على تقنية الليزر التي كانت حديثة آنذاك. بعد حصوله على منحة للتكنولوجيا الحيوية من المعاهد الوطنية للصحة، أنشأ مختبر المجهر الليزري، المعروف باسم برنامج الميكروبيم الليزري (LAMP).

اقترح بيرنز لاحقاً إنشاء مركز متعدد التخصصات يجمع بين أبحاث الليزر وتطبيقاتها في العلاج الطبي. وقد حظي هذا المقترح بدعم سخي من المانحين المحليين أرنولد أو. بيكمان وزوجته مابل. قدم أرنولد بيكمان شيكاً بقيمة 2.5 مليون دولار لدان ألدريتش، مستشار جامعة كاليفورنيا إيرفين (UCI). كما ساهم ديفيد باكارد من شركة هيوليت باكارد بمبلغ 2 مليون دولار، وشركة سميث كلاين بيكمان بمبلغ مليون دولار، بالإضافة إلى مؤسسة مجتمع إيرفين.

الأبحاث والابتكارات التقنية

ركزت الأبحاث المبكرة في المعهد على تطوير تقنيات للتلاعب بالهياكل داخل الخلية الحية. وقد ابتكر بيرنز ما أسماه "مقصات الليزر"، والتي تستخدم نبضات قصيرة من الإشعاع العالي لإحداث تأثيرات مستهدفة، مثل:

• التثقيب البصري (Optoporation): لإنشاء فتحات صغيرة في الخلية، مما يسمح بالتلاعب الجيني أو استخراج الميكروبلازما.
• الاستئصال الليزري (Laser ablation): لتدمير أو تعطيل خلايا معينة.
• الملاقط الليزرية (Laser tweezers): استخدام حزم منخفضة الإشعاع لتحريك الهياكل الخلوية دون إتلافها.

تقنيات التصوير المتقدمة

توسع المعهد في أبحاث بصرية متقدمة تشمل:

• مجهر متعدد الفوتونات (MPM) وتوليد التوافقي الثاني (SHG): للحصول على صور عالية الدقة للأنسجة البيولوجية السميكة بشكل غير جراحي.
• التصوير المقطعي الضوئي الصوتي (Photoacoustic tomography): لإنشاء صور ثلاثية الأبعاد للأنسجة العميقة عن طريق تحويل النبضات الليزرية إلى موجات صوتية.
• مطيافية رامان (Raman spectroscopy): تُستخدم للكشف عن الآفات السرطانية من خلال قياس تشتت الضوء أحادي اللون.
• مطيافية الضوء المنتشر (Diffuse optical spectroscopy): لقياس الاستجابة الديناميكية الدموية في الدماغ دون إزعاج الأنسجة.
• تصوير نطاق التردد المكاني (SFDI): لتقييم تلف الأنسجة مثل الحروق أو الكدمات في الجلد والدماغ من خلال فحص مستويات الهيموجلوبين.

التطبيقات الطبية والاجتماعية

تتعدد تطبيقات البيوفوتونيات في المعهد لتشمل:

• علاج الوحمات (مثل بقع نبيذ الميناء) وإزالة الوشوم.
• الكشف عن النزيف لدى مرضى السكتة الدماغية.
• الكشف غير الجراحي عن سرطان الجلد والآفات الفموية.
• مراقبة تأثيرات العلاج الكيميائي لدى مريضات سرطان الثدي.

بالإضافة إلى الجانب الطبي، تعاون المعهد مع القاضي ديفيد أو. كارتر لتطوير برنامج مبتكر يساعد المفرج عنهم من السجون على إعادة الاندماج في المجتمع من خلال إزالة وشوم العصابات، مما يزيد من فرص توظيفهم واستعادتهم لكرامتهم.

أعضاء هيئة التدريس

شملت قائمة الباحثين والأكاديميين في المعهد شخصيات بارزة مثل ج. ستيوارت نيلسون وبيترا وايلدر سميث.