Лазерный скальпель находит все более разнообразные применения в биологии и медицине. Одним из них является операция по слиянию клеток животных и растений. В настоящее время при создании таких скальпелей используются лазеры, генерирующие импульсы фемтосекундной длительности, что позволяет предельно локализовать воздействие во времени и пространстве. Кроме того, любая операция этим инструментом производится под прямым визуальным контролем исследователя. Это обеспечивает предельную селективность и безопасность воздействия на клетку, уменьшается негативное влияние на структуры, прилегающие к зоне воздействия.

Как известно, отростки нервных клеток – аксоны, играющие колоссальную роль в процессах передачи нервных импульсов, дегенерируют в течение 12-48 часов после повреждения (разрыва) их связи с телом нервной клетки. Для регенерации аксонов могут потребоваться месяцы и даже годы, а в некоторых случаях, как например, в центральной нервной системе млекопитающих, восстановление поврежденных нервных отростков может не наблюдаться в принципе. Таким образом, разработка технологий эффективного восстановления функциональности нервных волокон представляет в настоящее время значительный практический интерес. Подобная технология развивается в данный момент сотрудниками Фемтоцентра и основывается на инициировании слияния поврежденных нервных клеток с помощью лазерного излучения фемтосекундной длительности (лазерного скальпеля). Применение импульсов фемтосекундной длительности позволяет предельно локализовать воздействие излучения во времени и пространстве, снижая тем самым вероятность повреждения живых клеток и структур, прилегающих к области воздействия лазерного излучения.

Основные этапы развиваемой методики слияния нейронов проиллюстрированы на рисунке выше. Как видно на рис. А, тела нейронов приводятся в плотный контакт друг с другом, после чего зона контакта подвергается воздействию лазерными импульсами фемтосекундной длительности (место воздействия отмечено на рисунке крестом). Рис. Б и В иллюстрируют динамику слияния нейронов во времени спустя 40 и 55 мин после лазерного воздействия. Практически полное слияние мембран и содержимого нейронов достигается спустя 75 мин с момента инициализации, что наглядно продемонстрировано на рис. Г. Подобная процедура слияния нейронов является относительно быстрой, легко контролируемой, обладает высокой селективностью и, как ожидается, позволит существенно повысить скорость процессов восстановления поврежденной нервной ткани.